Tohle je dotyk budoucnosti, věcí, které přijdou, a my budeme jenom zírat. Mozkové organoidy už dnes nejsou nic moc výjimečného. Malé šikovné mozečky s lidskými buňkami, s nimiž můžeme dělat spoustu zajímavých věcí. Stejně tak je už poněkud všední grafen, pohádkový 2D materiál se speciálně uspořádanými atomy uhlíku. To nepřekvapí.
Vědci Sanford Stem Cell Institute na University of California San Diego ovšem měli tak trochu frankensteinovský nápad a spojili tyhle dvě úžasné technologie dohromady. Vzali grafen a udělali z něj podložku na pěstování mozkových organoidů. Fungovalo to. Vyvinuli metodu se zvučným akronymem GraMOS (Graphene-Mediated Optical Stimulation), která představuje průlom ve výzkumu mozku a v bio organických systémech.
Ukázalo se, že grafen stimuluje růst a dozrávání mozkových organoidů. Bezpečně a biologicky kompatibilně. Výsledkem je podstatně zrychlený vývoj mozkových organoidů. Malé mozky teď mohou vstoupit do mnoha různých aplikací, od velmi potřebného výzkumu Alzheimerovy choroby až po biologické mozky pro roboty.
Odborník na pokročilé zázraky s kmenovými buňkami Alysson Muotri z University of California San Diego a jeho kolegové dosáhli velkého průlomu. Až doposud bylo kvůli stimulaci mozkových organoidů nutné použít optogenetické triky nebo třeba elektrický proud. Takové zásahy ale mohou poškodit křehké neurony mozečků. Zato grafen, s ním je to mnohem snazší.
Už vývoj metody GraMOS stojí za pozornost. Muotri a spol. ale zašli ještě podstatně dál. Vzali mozkové organoidy vypěstované na grafenu a i s grafenem je strčili do robotického psa vybaveného senzory. Funguje to perfektně. Mozkové organoidy s grafenovým rozhraním reagují na podněty z prostředí prostředí a mění své neurální sítě v reakci na světlo. Tahle neuroplasticita představuje průlom sama o sobě. Představte si ji v neurohybridních aplikacích se zdatnou umělou inteligencí. Člověku se z toho úplně tají dech.
Video: Reconstructing the Human Brain in the Lab, Dr. Alysson Muotri
Literatura
Vědci vypěstovali minimozky s očima
Autor: Stanislav Mihulka (20.08.2021)
Zapomeňte na elektronické chatboty. Rýsují se organoidní inteligence
Autor: Stanislav Mihulka (01.03.2023)
Model lidského embrya, nebo už syntetické embryo?
Autor: Josef Pazdera (11.09.2023)
Brainoware je hardware s připojeným živým organoidem mozku
Autor: Stanislav Mihulka (11.12.2023)
Mozkové organoidy se díky inteligentnímu rozhraní MetaBOC naučí řídit roboty
Autor: Stanislav Mihulka (02.07.2024)
Lidské mozkové organoidy ovládají virtuální motýly
Autor: Stanislav Mihulka (28.10.2024)
Diskuze:
Pár věcí
F M,2025-08-26 17:31:16
Tady je odkaz na stažení videa toho robota (5MB;chvilka). Ovšem nic nečekejte, jde jen o tom, že se vyhne překážce. To bludiště je zřejmě oborová hantýrka, v podstatě se jen vyhýbá.
Je tam výpočetní jednotka která po vyhodnocení obrazu svítí na ten organoid, který potom koriguje signál k aktuátorům.
Dozrávání ano, to je jeden z úspěchů, ale bez nějaké velké návaznosti i využití. Světlo se používá stále dokonce lehce UV, pro stimulaci, zrání i řízení. Zlepšení je v intenzitě, je ho třeba řádově méně. Toho dosaženo tím substrátem, tím je "nekvalitní" chemicky vyrobený a znečištěný grafen.
Chování toho grafenu jak foto/elektrické tak celkové chemické jsou další věci které jsou v práci více propracované. Výhod je spousta, dobrá a rychlá (i "vybytí") reakce na světlo v širokém spektru, vodivosti a tak. Trošku neobvyklá je ta, že elektrony jsou zde jedním fotonem vyraženy ve více kusech a každý s dostatečnou energií k tomu, aby vyrazily další, což narozdíl od jiných materiálů, kde elektron ztrácí energii až někam zapadne (útlum), zde vede k multiplikaci a mnohem lepšímu efektu (velká část těch "ušetřený" řádů energie světla, hádám). Potom se tam zapojují ty defekty kde se "koncentruje" +, zatímco ten "oblak elektronů" obklopuje plochy, což vede k jejich dostupnosti na povrchu a tím i dobrému "dráždění", s velikostí (malostí, mikrometr) těch zrn i s dobrou lokalizací.
Neprobíhají žádné (téměř) fotochemické reakce a tudíž ani radikály, což prokazují jak chemicky tak zdravím těch organoidů. Dokonce prý ten grafen ty škodlivé reaktivní kylíkoidnosti z okolí likviduje.
Další věc která k těm dobrým výsledkům (stimulace, zrání) vede je to, že ten grafen nepoužívají jen jako substrát, ale nechávají ty vločky (dost menší než neuron) do toho organoidu zarůst. To potom spolu s tím slušným zařízením vede k dobré tvorbě těch neuronových sítí, propojení těch drážděných center a jejich okolí.
Je tam toho spousta, píšu to z paměti po pár dnech a dochází baterka, snad je to trošku zajímavé.
PS pokud je někde slovíčko vrácen, nebo podobné jde o grafen a opravu v mobilu.
Žádná robotí apokalypsa
D@1imi1 Hrušk@,2025-08-23 18:48:22
Toto chápu jen jako demonstrátor schopnosti komunikace s neurony pomocí grafenového rozhraní, ne její budoucí praktické využití. Organický mozek pro roboty by znamenal spoustu problémů a jedinou výhodu.
Výhoda:
- při srovnatelném výpočetním výkonu mají neurony mnohem menší spotřebu energie (před pár lety to byl rozdíl o několik řádů, nevím, jak je to s nejnovějším HW, ale nejspíš ten rozdíl bude stále velký)
Problémy:
- mozek potřebuje trvalý přísun živin a kyslíku a udržování úzkého rozpětí teploty, jinak zemře
- neurony jsou proti křemíku pomalé
- každý nový mozek musíte pracně a zdlouhavě trénovat od nuly, zatímco na křemíkový HW stačí během chvíle nahrát už natrénovanou AI
- každý robot by se choval originálně - horší předvídatelnost
Re: Žádná robotí apokalypsa
Martin Novák2,2025-08-23 19:27:20
Pokud srovnáváte energii neuronu tak ji musíte srovnávat s energií potřebnou k sepnutí tranzistoru nebo překlopení hradla. A u neuronu uvažovat ne jenom elektrickou energii vzruchu ale i chemickou energii k provozu neuronu a jeho podpůrných buněk protože zpracování vzruchu je elektrochemické.
U celého systému pak chemickou energii nutnou k provozu celého těla protože bez těla mozek ještě udržet neumíme.
Podle mě není ani tak výhodou energetická úspornost jako naprosto brutální optimalizace kde se člověk rodí s dvojnásobným počtem neuronů a pak mozek 20 let optimalizuje.
Re: Re: Žádná robotí apokalypsa
D@1imi1 Hrušk@,2025-08-23 21:54:36
Pokud vím, překlápění hradel tvoří jen část (menší?) energetické spotřeby výpočetní techniky. Velké množství energie se spotřebuje mj. tím, že paměť je umístěna jinde, než procesor a je nutno mezi nimi informace přenášet. Navíc mozek je plně 3D, zatímco polovodičové čipy jsou 2D (maximálně s několika vrstvami na sobě) a komplexní provázání virtuálních neuronů se musí emulovat, což snižuje efektivitu.
Poměřovat příkon celého organismu mi přijde jako nesmysl, protože i ten robot bude mít větší příkon než jeho samotná řídicí jednotka. Kdybyste na tom ale přesto trval, tak 50 kg řidič má pravděpodobně menší energetickou spotřebu než výkonná grafická karta na které poběží AI samořídícího auta (~100w u řidiče vs. až pár set wattů u grafické karty). A ten řidič při tom zvládne ještě konverzovat nebo si v hlavě srovnávat různé informace nesouvisející s řízením, zatímco ta AI už nic dalšího nezvládne.
Re: Re: Re: Žádná robotí apokalypsa
D@1imi1 Hrušk@,2025-08-23 22:17:20
Ještě k tomu, že mozek 20 let optimalizuje - se samoříditelnými auty už automobilky také experimentují skoro 20 let. Mají k dispozici takové množství jízdních dat, kolik jeden člověk nezíská za několik životů a na těch datech trénují AI v obrovských datacentrech se spotřebou v řádu megawattů.
Pouhých 20 let optimalizace u člověka je naopak argument dokazující, jak efektivní ve zpracování informací je lidský mozek, nikoliv výpočetní technika.
Re: Re: Re: Re: Žádná robotí apokalypsa
Pavel Kaňkovský,2025-08-29 11:59:58
Mozek 20 let optimalizuje svůj "software", ale "hardware" mozku je optimalizován už desítky, ne-li stovky, miliony let a většinu té doby byla spotřeba energie jedno z hlavních omezujících kritérií. Naopak elektronika se vyvíjí pár desítek let a spotřeba energie se u výpočetních systémů (včetně AI) stala opravdu důležitou až relativně nedávno, kdy to z jedné strany začalo narážet na problémy s hustotou (už jsme přes 1 kW na GPU), z druhé straně na potíže se škálováním (spotřebovat navíc 10 W na jednom GPU je nezajímavé, spotřebovat 10 W navíc na každém z 10 tisíc GPU je už něco jiného).
Průšvih nastane
Jan Šimůnek,2025-08-22 13:45:00
až podobné věci začnou dělat kroužky technické tvořivosti na základních školách.
Re: Průšvih nastane
Ludvík Urban,2025-08-22 18:29:44
To se dávno už ví ...
Moore's Law of Mad Science:
"Every eighteen months, the minimum IQ necessary to destroy the world drops by one point."
Re: Průšvih nastane
Florian Stanislav,2025-08-22 20:21:42
Jaký kroužek technické technické tvořivosti jste na základce absolvoval?
Zatím je spíš třeba seznámit ( některé) žáky se dřevem, svěrákem, pilkou, s kladívkem a hřebíky, s šroubovákem a vruty.
Re: Re: Průšvih nastane
Jan Šimůnek,2025-08-23 11:32:56
Já jsem byl spíš pyrotechnický typ, takže jododusík, třaskavé stříbro a k tomu blesky na bázi Al prášku s oxidantem (dokonce se mi podařilo pár záběrů jeskyní) a trocha slzného plynu. Funkční fotoaparát na plochý film 6*9 cm se mi podařilo udělat z lepenky a papíru. "Ještě ho mám schovaný."
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
