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科学家们想利用真正的人脑细胞来创造AI,有望比现下的AI更快更高效

据Vice报道,像ChatGPT这样的机器学习模型正在生成论文、短篇小说和完整的播客。但科学家们正在研究另一种可能同样高效和强大的计算方式,它就在我们的大脑中。

在周二(当地时间2月28日)发表在《Frontiers》杂志上的一篇文章中,由约翰·霍普金斯大学的研究人员领导的一个大型国际合作项目,详细介绍了脑机技术如何成为生物计算的最新前沿,并提供了如何使之成为现实的路线图。

Photo by Milad Fakurian on Unsplash

正如这篇文章所解释的那样,类器官智能(OI)是一个新兴领域,研究人员正在利用人类脑细胞的3D培养物(类脑器官)和脑机接口技术开发生物计算。这些类器官涵盖了在学习和记忆等认知功能中发挥着关键作用的大脑结构和功能。它们本质上将作为生物硬件,并且有朝一日可能会比目前运行人工智能(AI)程序的计算机更高效。

约翰·霍普金斯大学的研究员兼文章作者之一的莉娜·斯米尔诺娃在给Motherboard的电子邮件中写道:“OI的愿景是利用生物系统的力量来推动生命科学、生物工程和计算机科学领域的发展。如果我们看看人脑在信息处理、学习等方面的运作效率,就很有可能将其转化建模,从而拥有一个比目前的计算机工作速度更快、更高效的系统。”

例如,人脑具有令人难以置信的信息存储能力:根据这篇文章,普通的大脑可以存储大约2500TB的信息。研究人员设想了能够连接到AI和机器学习系统的复杂3D细胞结构。

约翰·霍普金斯大学的研究员兼文章作者之一的托马斯·哈同在一份新闻稿中说:“我们正在接近硅计算机的物理极限,因为我们无法将更多的晶体管装入一个小小的芯片中。但是大脑的连接方式完全不同。它有大约1000亿个神经元,通过超过1015个连接点连接。与我们目前的技术相比,这是一个巨大的能力差异。”

参与此次研究的科学家曾经进行过一次概念验证研究,将生物和合成技术结合起来以训练脑细胞如何玩电脑游戏《乓》(Pong)。这个项目创建了一个培养皿大脑(DishBrain)系统,研究人员在这一系统中创建了一个脑机接口,为神经元提供简单的电感觉输入和反馈,使它们能够“学习”玩这个游戏。

然而,除了让细胞玩电子游戏,这篇新文章看到了更多的应用前景。例如,类脑器官可能能够应用于医学。作者写道,类器官研究将使得人们有可能能够探索个体间的神经发育和神经退行性疾病,并彻底改变药物测试研究。

研究人员承认,这就像AI一样存在着伦理问题。为了确保OI以符合伦理和社会需求的方式发展,他们提出了一种“嵌入式伦理”(embedded ethics)的方法,即“由伦理学家、研究人员和公众成员组成的跨学科和具有代表性的团队,识别、讨论和分析伦理问题,并将这些问题进行反馈用于未来的研究和工作”。

这项技术并不完全是可以即刻部署的。研究人员认为,这些文章可以为更多研究提供一个跳板。

斯米尔诺娃写道:“我们已经有了能够正常工作的的类脑器官,因为它显示了电生理活性,具有同步的电活动并对化学和电刺激作出反应。我们的下一步努力是,通过探索有关学习方面的关键分子和细胞,进一步表征和优化这一系统,尤其是开发一个能够进行长期学习的模型。”