Pristupite bioprocesoru s organoidom ljudskog mozga

Sve veći razvoj umjetne inteligencije doveo je do enormnog povećanja potrošnje energije koja se koristi za pogon, održavanje i hlađenje servera na kojima se obavlja obrada podataka.

To sa sobom nosi povećanje emisija ugljika i u konačnici utječe na klimatske promjene, pa mnogi u svijetu pokušavaju razviti alternativna i štedljiva rješenja koja će zadovoljiti potrebe za računalnom snagom koja je potrebna za rad modela poput ChatGPT-a i drugih.

Osim potrage za dobivanjem alternativnih oblika energije poput nuklearne, geotermalne i fuzijske energije, sve više se razmatra takozvano nekonvencionalno računarstvo, koje uključuje i biološko računarstvo.

Na tom području se za izvođenje računanja koriste živi neuroni, odnosno organoidi koji se proizvode od matičnih stanica koje su pretvorene u stanice ljudskog mozga, u neki oblik mini mozga koji nema druge funkcije osim računanja poput konvencionalnog procesora. 

Procjenjuje se da živi neuroni mogu koristiti više od milijun putamanje energije od trenutnih digitalnih procesora koje koristimo. Kada ih usporedimo s trenutno najboljim računalima na svijetu, poput Hewlett Packard Enterprise Frontiera, lako vidimo da za približno istu brzinu i 1000 puta više memorije ljudski mozak troši 10-20 W, u odnosu na računalo koje koristi 21 MW.

Korištenje živih neurona za izgradnju bioprocesora nove generacije nije lak zadatak. Unatoč svim prednostima, poput energetske učinkovitosti, skalabilnosti i dokazane sposobnosti obrade informacija, bioprocesore iz živih neurona teško je razviti i još uvijek ne znamo kako ih programirati.

Švicarski startup FinalSpark kaže da ima misiju pridonijeti tome izradom bioprocesora od živih neurona povezanih s električnim hardverom za prijenos informacija.

Njihov organoid se sastoji od procijenjenih 10 tisuća živih neurona, promjera oko 0,5 mm, a u laboratoriju koriste ljudske neurone izvedene iz iPSC stanica (Induciranih pluripotentnih matičnih stanica) iz ljudske kože za izgradnju neurosfera.

Neurosfere se koriste za biomedicinska istraživanja, za proučavanje bolesti mozga i za bolje razumijevanje rada ljudskog mozga, a u FinalSparku se koriste za izračune, s krajnjim ciljem izrade nove vrste računalnih procesora. 

Njihovi živi neuroni se drže u inkubatorima na 37 °C, stanice se održavaju sterilnim, a svi zahvati na njima izvode se u okruženju koje je filtrirano radi zaštite od bilo kakve kontaminacije, poput bakterija ili virusa.

FinalSparkova takozvana Neuroplatforma trenutno se oslanja na arhitekturu koja se može klasificirati kao wetware: miješanje hardvera, softvera i biologije. Glavna inovacija koju donosi je korištenje četiri niza s više elektroda (MEA) u kojima se nalazi živo tkivo, organoidi, koji su 3D stanične mase moždanog tkiva.

Svaki MEA sadrži četiri organoida, spojena s osam elektroda, a podaci idu naprijed-natrag putem digitalno-analognih pretvarača (kontroler Intan RHS 32) s frekvencijom uzorkovanja od 30 kHz i 16-bitnom rezolucijom. Ove ključne značajke arhitektonskog dizajna podržane su mikrofluidnim sustavom za održavanje života za MEA i kamerama za nadzor. Posljednje, ali ne manje važno, softverski skup omogućuje istraživačima unos varijabli podataka, a zatim čitanje i tumačenje izlaza procesora.

FinalSpark je dao pristup svojoj platformi za daljinsko računalstvo devet sveučilišta kako bi pomogao u poticanju istraživanja i razvoja bioprocesiranja. Uz suradnju takvih institucija, nada se da će stvoriti prvi živući procesor na svijetu. Također, već postoji tridesetak sveučilišta zainteresiranih za pristup Neuroplatformi.

Za pristup Neuroplatformi, od obrazovnih institucija se traži da se pretplate po cijeni od 500 američkih dolara mjesečno za svakog korisnika putem ove poveznice, nakon čega će dobiti pristup u četiri organoida s kojima mogu eksperimentirati.

Istraživački rad FinalSparkovih znanstvenika objavljen u časopisu Frontiers in Artificial Intelligence možete pronaći na ovoj poveznici.