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用真實人腦細胞做計算:科學家提出「類器官智慧」路線圖

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週二,John Hopkins University 牽頭的科研團隊在《Frontiers》發表論文,提出結合 3D 人腦類器官與腦機介面的「類器官智慧」概念。研究團隊希望利用人腦超百億神經元的連線方式突破矽基晶片物理極限,用於醫學和新一代生物計算,但目前仍處在早期探索階段。

用真實人腦細胞做計算:科學家提出「類器官智慧」路線圖
圖:vice.com

跑一次大模型要燒掉幾座發電廠,矽基晶片快要被電費和物理極限逼到牆角了。於是,科學家們開始打起人體本身的主意。

來自約翰斯·霍普金斯大學(JHU)等機構的跨國科研團隊在《Frontiers》期刊上發表路線圖,正式提出一個新方向:類器官智慧(Organoid Intelligence,簡稱 OI)。說白了,他們不想再一味堆砌矽基電晶體,而是打算用人類腦細胞培養出來的三維微型腦組織,直接充當活體硬體來跑演算法。

矽基快頂到頭,但人腦還沒發力

傳統的矽基晶片正在撞上物理極限。研究負責人之一 Thomas Hartung 直言,我們已經很難在微小的晶片裡塞進更多電晶體了。

但人腦的構造完全不同。論文提到,人類大腦平均包含大約 1000 億個神經元,通過超過 10 的 15 次方個連線點緊密交織,資訊儲存容量估計能達到 2500 TB。這種天然的三維立體結構和極低功耗,是現有超算望塵莫及的。

科學家們構想的方案,是用培養皿裡培育出的三維腦類器官,通過腦機介面技術連線感測器和計算機。讓生物組織接受電訊號輸入並給出反饋,藉此承擔學習和記憶等認知任務。

在此之前,這批科學家中的部分成員就搞出過名為 DishBrain 的系統,成功讓培養皿裡的腦細胞學會了打經典的《Pong》乒乓球遊戲。而這次的路線圖,是想把這種概念驗證真正推向系統化的生物計算。

活體組織當硬體,倫理怎麼辦

JHU 研究員 Lena Smirnova 表示,團隊目前已經擁有了具備電生理活性的功能性腦類器官,它們能產生同步電活動,對化學和電刺激都有反應。下一步的關鍵,是搞清楚分子和細胞層面的學習機制,建立長效的學習模型。

除了用來做更省電的計算硬體,這類器官還能直接拿來研究阿茲海默症等神經系統疾病,或者用於藥物測試,免去拿真人試藥的風險。

當然,用活生生的人腦細胞來做計算,倫理紅線怎麼劃是個躲不開的問題。科學家們在論文裡提出了所謂「嵌入式倫理」方案,也就是把倫理學者、研究人員和公眾拉到同一個團隊裡,隨時評估技術進展帶來的倫理風險,防止研究失控。

為什麼重要

算力荒是當下 AI 行業最大的隱痛。各大巨頭為了堆大模型,拼命搶購 GPU、興建變電站,但熱力學定律和晶片工藝終究有天花板。如果類器官智慧哪怕只能分擔極小一部分特定任務,對整個人類計算基礎設施的能效比都將是降維打擊。

但這套設想距離普通開發者或使用者能用上,看起來還有非常遙遠的距離。細胞要活著就需要營養液、恆溫環境和極其精密的生化支援,它的容錯率遠低於可以隨時斷電重啟的矽基晶片。

我們認為,約翰斯·霍普金斯大學這項研究的聰明之處,在於它沒有畫一個「馬上取代計算機」的空頭支票,而是拉來醫學研究作為近期的實際著力點。即便生物計算機短期內做不成通用硬體,光是在藥物篩選和神經疾病模型上的突破,就足以給這項研究提供持續的資金和生命力。不過,只要培養皿裡的神經連線越來越複雜,公眾對「這些組織是否會產生意識」的拷問就會越來越激烈,這恐怕比單純的技術瓶頸更棘手。

來源 (1)

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