В последние годы развитие технологий привело к появлению новых и неожиданных форм вычислительной техники, способных не только имитировать работу человеческого мозга, но и интегрировать биологические элементы непосредственно в вычислительный процесс. Одним из самых впечатляющих и инновационных достижений стала разработка гибридного компьютера, в котором соединены кремниевые схемы и живые нейронные клетки. И сегодня человечество вступает в эпоху, когда такие устройства можно арендовать, что открывает широкие возможности для исследовательских, медицинских и технологических сфер. Наверняка многие слышали о проекте DishBrain — технологии, созданной в 2022 году и представляющей собой попытку обучить нейронную сеть, выращенную в лаборатории, играть в известную игру Pong. Этот эксперимент продемонстрировал, что нейроны, размещённые на специальной электронной матрице, способны самостоятельно адаптироваться и обучаться на основе поступающих сигналов.
Благодаря сотрудничеству австралийского стартапа Cortical Labs и британской компании bit.bio, технология была доведена до коммерческого уровня и получила название CL1. Основой компьютера CL1 служит порядка 800 тысяч нейронов, выращенных из клеток кожи и крови взрослого человека. Эти нейроны размещаются на кремниевой подложке и подключаются к высокоплотной многоэлектродной матрице, которая обеспечивает взаимодействие между биологической и цифровой частями устройства. Уже сейчас такой гибрид способен обрабатывать код, посылаемый пользователями, реагировать на электрические импульсы, словно на цифровую информацию, и обучаться в режиме реального времени.
Впечатляет и то, что биокомпьютер потребляет всего около 1000 ватт, что в десятки и даже сотни раз меньше, чем аналогичные нейросетевые центры обработки данных.<br><br>Эксперты отмечают, что нейрон — это уникальный биологический элемент, результат четырёх миллиардов лет эволюции. Современные цифровые алгоритмы пытаются имитировать такие процессы с помощью сложнейших моделей глубокого обучения, требующих колоссальных энергетических ресурсов и времени. В отличие от них, биологический организм программируется сам, динамичен и невероятно гибок. Именно поэтому интеграция живых нейронных сетей в вычислительные системы открывает новые перспективы, которые традиционные компьютеры пока не способны предложить.
Применение таких биокомпьютеров особенно актуально для медицинских исследований. Одним из главных направлений является изучение работы мозга человека, моделирование заболеваний и тестирование новых лекарств. Например, препараты для лечения эпилепсии можно проверять непосредственно на выращенных клетках, наблюдая, как изменяется способность нейронов к обучению и адаптации. Это позволит существенно ускорить создание эффективных медикаментов и повысить безопасность их применения, минуя длительные стадии испытаний на животных. Кроме медицины, данная технология может существенно продвинуть развитие искусственного интеллекта.
Биологические нейронные сети вкупе с кремниевыми элементами способны перерабатывать информацию иначе, чем цифровые модели, что создаёт предпосылки для разработки новых видов адаптивных, самонастраивающихся алгоритмов. Это даст возможность построить интеллектуальные системы с полной имитацией когнитивных функций человека, обладающие гибкостью мышления и творческими способностями, недоступными стандартным программным решениям. Еще одним важным аспектом является энергопотребление. Современные центры обработки информации и нейросети потребляют огромные объёмы энергии, что создает значительную нагрузку на окружающую среду и экономику. Биокомпьютер серии CL1 расходует мощность около 1000 ватт на целый ряд процессов, что является прорывным показателем по сравнению с традиционными подходами.
В условиях мировых вызовов, связанных с изменением климата и дефицитом природных ресурсов, такой энергосберегающий метод вычислений становится особенно востребованным. Однако новая технология пока не лишена ограничений. Выращенные в лаборатории нейроны могут функционировать непрерывно лишь около шести месяцев, после чего требуется новая культура. Этот факт пока сдерживает масштабное внедрение биокомпьютеров в массовое производство и коммерческие услуги. Тем не менее компания Cortical Labs уже готовится к запуску первой партии устройств, стоимость которых установлена на уровне 35 тысяч долларов за единицу.
Кроме того, для исследователей и предприятий доступна услуга удалённого доступа к системе за 300 долларов в неделю, что делает инновацию более доступной. Несмотря на очевидные сложности, биокомпьютеры на основе живых нейронов сулят революцию в науке и технологиях. Их потенциал простирается от глубокого понимания нейробиологии до создания энергозатратных вычислительных систем нового поколения. Также не стоит недооценивать этический аспект — использование человеческих клеток требует прозрачности и соблюдения строгих норм. Впрочем, ведущие исследователи и компании уделяют внимание этическим стандартам и научным регуляциям, что обеспечивает безопасное и ответственное развитие отрасли.
