Brainoware - tkankę mózgu połączono z elektroniką!

Naukowcy z Indiana University dokonali przełomu, łącząc wyhodowaną w laboratorium tkankę mózgową z elektronicznymi obwodami, tworząc Brainoware. To hybrydowy biokomputer, który łączy w sobie zalety biologii i informatyki, otwierając nowe perspektywy dla przyszłości technologii.

Sworzenie Brainoware

Proces stworzenia Brainoware opiera się na organoidach mózgowych - miniaturkach tkanek mózgowych, które reprodukują kluczowe cechy pełnowymiarowych narządów. Organoidy te, wykonane z komórek macierzystych, zostały przekształcone w neurony, co umożliwiło ich integrację z elektronicznymi obwodami.

Hodowla organoidów trwa miesiące, a końcowy produkt to struktura o milionach komórek nerwowych.

Most między biologią a elektroniką

System został opracowany przez umieszczenie organoidów na mikroelektrodach, które służyły do przekazywania sygnałów elektrycznych do tkanki mózgowej oraz do monitorowania jej reakcji. Dane były przekształcane na impulsy elektryczne, które trafiały do organoidu, a odpowiedź tkanki była zarejestrowana przez czujnik i przetwarzana za pomocą algorytmów uczenia maszynowego.

Wykorzystano Brainoware m.in. do rozpoznawania głosu, jednak wcześniej system wymagał szkolenia. Proces ten bazował na 240 nagraniach, na których ośmiu ludzi wymawiało japońskie samogłoski. Każdy głos wywoływał unikalną reakcję organoidów, generując różne wzorce aktywności neuronowej. Początkowo dokładność reakcji tkanki wynosiła około 30-40%. Stopniowo sztuczna inteligencja nauczyła się interpretować te odpowiedzi, poprawiając identyfikację mówiącego do poziomu 78%.

Guo określa ten proces jako "uczenie adaptacyjne", w którym organoidy były trenowane poprzez ciągłe odtwarzanie nagrań, bez bezpośredniej informacji zwrotnej. Podanie organoidom substancji uniemożliwiającej tworzenie nowych połączeń między komórkami nerwowymi nie wpłynęło na poprawę dokładności rozpoznawania głosu.

Naukowcy uważają, że Brainoware może być kluczowym narzędziem dla sztucznej inteligencji, oferując energooszczędne i wydajne obliczenia w porównaniu z tradycyjnymi układami elektronicznymi. 

Wyzwania i przyszłość Brainoware

Mimo obiecujących perspektyw, Brainoware staje w obliczu wyzwań. Krótki okres przeżywalności organoidów oraz kwestie etyczne związane z wykorzystaniem ludzkiej tkanki mózgowej są kwestiami, które trzeba jeszcze przemyśleć.

Pomimo tych wyzwań, Brainoware zapowiada rewolucję w sposobie, w jaki patrzymy na połączenie ludzkiego mózgu z elektroniką. Otworzyły się nowe horyzontu rozwoju technologii.

Brainoware nie tylko kładzie fundamenty pod nowy rodzaj obliczeń, ale także stwarza nowe możliwe zastosowania. Jego wykorzystanie może być kluczowe w badaniach nad chorobami neurologicznymi, jak np. choroba Alzheimera. Stanowi też potencjalne rozwiązanie dla testowania różnych terapii, eliminując konieczność wykorzystywania modeli zwierzęcych.

Stworzenie Brainoware może być również kluczowym elementem w kreowaniu energooszczędnych, wydajnych, i bardziej zaawansowanych systemów komputerowych.