Mozkové buňky mají za sebou mnoho milionů evoluce, díky čemuž získaly nejrůznější dovednosti, včetně orientace v chaotickém světě, kde může správná reakce rozhodovat o životě a smrti. Vědci nyní zkoumají, zda bychom tyto schopnosti mohli využít při vývoji nových typů počítačů.
Donedávna to byla jen science-fiction. V současnosti se ale už bouřlivě rozvíjejí biohybridní výpočetní systémy, které kombinují živou nervovou tkáň s klasickou elektronikou a softwarem. Nejde už jenom o napodobování architektury mozku pomocí křemíkových čipů, ale biohybridní systémy využívají skutečné neurony k provádění výpočetních operací.
Je to velice lákavé. Biologické neuronové sítě se dovedou rychle přizpůsobovat a zpracovávají informace paralelně při nízké spotřebě energie. Kdo by nechtěl takové počítače? Pokud se podaří tyto vlastnosti důkladně využít, mohly by se počítače a roboti v budoucnu učit ze zkušeností, aniž by potřebovaly obrovský výpočetní výkon běžných systémů. Současně je to ale také velká výzva, která ještě dá vědcům a inženýrům pořádně zabrat.
Odborníci University of Bristol v nedávném výzkumu zjišťovali, jestli laboratorně vypěstované mozkové organoidy, zvládnou zpracovávat hmatové informace zapsané v Braillově písmu. V tomto případě šlo o organoidy o průměru pár milimetrů, které obsahovaly přibližně 10 000 nervových a podpůrných buněk. Byly umístěny na soustavách mikroelektrod, které umožňovaly stimulovat nervovou tkáň a zaznamenávat její aktivitu.
V průběhu experimentu hmatový senzor snímal znaky Braillova písma a převáděl naměřené údaje na elektrické impulzy, které následně stimulovaly organoidy. Odpovědi organoidů Benjamin Ward-Cherrier a jeho kolegové analyzovali pomocí běžného algoritmu strojového učení. Na základě reakce jediného organoidu dokázal algoritmus správné písmeno určit s přesností 61 procent.
Když vědci zapojili tři organoidy, přesnost vzrostla na pozoruhodných 83 procent. Systém se třemi organoidy navíc lépe odolával šumu, který do signálů výzkumníci uměle vnášeli.
Výsledky naznačují, že živá nervová tkáň obstojně dokáže zpracovávat hmatové informace. Organoidy se přitom nerozpoznávaly Braillovo písmo učením ze zkušeností. Písmena byla zakódována předem stanoveným postupem a o jejich klasifikaci se postaral počítačový algoritmus. Dřívější výzkumy už ale ukázaly, že biohybridní systémy mají značný potenciál při učení prostřednictvím podnětů, takže příště, kdo ví…
##seznam_reklama##
Zatím ale stále zbývá překonat řadu problémů, včetně toho, že je nutné udržet organoidy při životě. Kultivované mozkové buňky v současnosti vyžadují pečlivě kontrolované prostředí a nepřetržitý přísun živin. Přestože samotná nervová tkáň pracuje energeticky velmi úsporně, její použití vyžaduje podpůrné vybavení, které spotřebovává další energii. Je tedy otázkou, jak úsporné vlastně budou kompletní biohybridní systémy.
Video: Brain Organoids Generation from ESCs | Protocol Preview
Literatura