未來的計算機會在腦細胞上運行嗎？

　　近日，約翰斯·霍普金斯大學隆伯格公共衛生學院教授Thomas Hartung團隊在《科學前沿》雜志發布了一項“類器官智能”計劃。他表示，“計算機和人工智能一直在推動技術革命，但它們正在達到'天花板'。生物計算可以提高計算效率，突破我們目前的技術極限。”

　　近20年來，科學家一直在使用微小的類器官，即實驗室培養的類似于成熟器官的組織，在腎臟、肺和其他器官上進行實驗。最近，Hartung和同事一直在研究類腦器官，這種器官雖然只有筆尖大小，但卻擁有大腦功能和結構的關鍵特征，例如擁有神經元和其他對學習和記憶等認知功能至關重要的腦細胞。

　　“這為研究人類大腦如何工作開辟了道路。”Hartung說。

　　早在2012年，Hartung就開始利用人類皮膚樣本中的細胞重新編程為類似胚胎干細胞的狀態，將腦細胞培養并組裝成功能性類器官。每個類器官含有大約5萬個細胞，相當于果蠅神經系統的大小。他現在設想用這種類腦器官建造一臺未來計算機。

　　Hartung表示，在這種“生物硬件”上運行的計算機可能會在未來10年開始緩解超級計算機的能耗需求，這種需求正變得越來越不可持續。盡管計算機處理涉及數字和數據的計算速度比人類快，但大腦在做出復雜的邏輯決策方面要聰明得多，比如區分狗和貓。

　　“大腦仍然是現代計算機無法比擬的。”Hartung說，“Frontier是肯塔基州最新的超級計算機，耗資6億美元，占地6800平方英尺。僅在去年6月，它就首次超過了單個人腦的計算能力，但消耗的能量要比人腦高出100萬倍。”

　　Hartung說，類器官智能可能需要幾十年才能為像老鼠一樣聰明的系統提供動力。但通過擴大腦類器官的生產，并用人工智能對其進行訓練，他預測，生物計算機未來將支持卓越的計算速度、處理能力、數據效率和存儲能力。

　　“我們需要幾十年的時間才能實現與任何類型的計算機相媲美的目標。”Hartung說， “但如果我們不開始為此創建資助計劃，這將變得更加困難。”

　　約翰斯·霍普金斯大學環境健康與工程助理教授Lena Smirnova表示，類器官智能還可能徹底改變神經發育障礙和神經退行性病變的藥物測試研究。

　　“我們想比較正常發育捐贈者的腦類器官和自閉癥捐贈者的腦類器官。”Smirnova說，“我們正在朝著生物計算方向開發工具，與讓我們了解自閉癥特異性神經元網絡變化的工具相同，而無需使用動物或接觸患者，因此我們可以了解患者存在這些認知問題和障礙的潛在機制。”

　　為了評估與類器官智能合作的倫理影響，團隊中已成立了一個由科學家、生物倫理學家和公眾組成的多元化聯盟。

　　相關論文信息：http://doi.org/10.3389/fsci.2023.1017235