Organoidy naturalne - inteligencja sztuczna. Sztuczna inteligencja przy użyciu ludzkich komórek mózgowych

W lutym 2023 roku w czasopiśmie „Frontiers of Science” ukazała się publikacja podsumowująca projekt badawczy międzynarodowej grupy naukowców, którą koordynowali badacze z Uniwersytetu Johns Hopkins z Maryland w USA. Praca dotyczy przede wszystkim interfejsów mózg-maszyna, potencjalnych biokomputerów i wykorzystania wyników prac w tej dziedzinie do rozwoju nowych systemów sztucznej inteligencji.

Jak wyjaśniono w artykule, nowy nurt badawczy, określany jako inteligencja organoidów (OI), polega na użyciu trójwymiarowych kultur ludzkich komórek mózgowych (organoidów mózgowych) i technologii interfejsów mózg-maszyna do konstruowania nowego typu biokomputerów. Organoidy, którymi interesują się uczeni, odgrywają kluczową rolę w funkcjach poznawczych, w uczeniu się i zapamiętywaniu. Zasadniczo chodzi o to, by służyły one jako swoisty biologiczny sprzęt komputerowy i docelowo pozwoliły osiągnąć wyższą wydajność, niż ma to miejsce w przypadku znanego obecnie sprzętu uruchamiającego modele i algorytmy AI.

Aplikacje sztucznej inteligencji dzisiaj opierają się na mocy obliczeniowej dostarczanej przez potężne procesory lub karty graficzne GPU. Inteligencja organiczna dąży natomiast do osiągnięcia „niezrównanego postępu w szybkości obliczeniowej, mocy przetwarzania, wydajności danych i możliwości przechowywania” przez wykorzystanie złożoności wyhodowanych w laboratorium kultur komórkowych, które są odtworzone z dorosłych komórek skóry i składają się z trójwymiarowych skupisk neuronów i innych komórek mózgowych.

„Wizja OI polega na wykorzystaniu mocy systemu biologicznego do rozwoju dziedziny nauk o życiu, bioinżynierii i  informatyki”, wyjaśnia w serwisie „Motherboard” Lena Smirnova z Uniwersytetu Johns Hopkins, współautorka pracy. „Jeśli widzimy, jak sprawnie działa ludzki mózg w przetwarzaniu informacji, uczeniu się itd., to kuszące jest tłumaczenie i modelowanie tych procesów, aby osiągnąć system, który będzie działał szybciej i sprawniej niż obecne komputery”.

Ludzki mózg ma też niesamowitą zdolność do przechowywania informacji. W publikacji, o której mowa, naukowcy twierdzą, że przeciętny umysł jest zdolny do zmagazynowania do 2500 terabajtów informacji. Mózg człowieka to około 100 miliardów neuronów połączonych przez ponad 1015 połączeń.

Naukowcy przeprowadzali już w ubiegłych latach eksperymenty z łączeniem systemów biologicznych i syntetycznych, ucząc, komórki mózgowe gry w popularną grę wideo o nazwie Pong. Dowodziło to, że  taka integracja i  funkcjonowanie systemu OI są możliwe. Tamten DishBrain, w którym badacze stworzyli interfejs mózg-komputer, dostarczając neuronom proste elektryczne wejście sensoryczne i informacje zwrotne, „nauczył się” gry.

Wizja nakreślona w „Frontiers of Science” roztacza się na znacznie szersze zastosowania tych systemów niż tylko nauka obsługi gier komputerowych. Po pierwsze, zdaniem badaczy, organoidy mózgowe mogą mieć zastosowanie w medycynie, gdyż badania nad OI pozwolą na zbadanie międzyosobniczych zaburzeń w rozwoju neurologicznych i problemów neurodegeneracyjnych, a także miałyby zrewolucjonizować badania nad testowaniem leków.

Naukowcy jak dotąd zdołali stworzyć organoidy, które składają się z około pięćdziesięciu tysięcy komórek. Jest to obiecujący początek, ale, jak sądzą badacze, aby zobaczyć jakiekolwiek praktyczne zastosowanie, które wykracza poza możliwości sztucznej inteligencji obecnie, liczba organoidów powinna przekraczać 10 milionów komórek. Z uwagi na obecne ograniczenia będzie to wymagało lat, a może nawet dekad, by można było osiągnąć tak złożone struktury organoidów.

Jednak, podobnie jak w przypadku sztucznej inteligencji, istnieją obawy natury etycznej, co przyznają badacze. Dlatego proponują podejście polegające na „wbudowanej etyce”, w którym „interdyscyplinarne i reprezentatywne zespoły etyków, badaczy i członków społeczeństwa identyfikują, omawiają i analizują kwestie etyczne i przekazują je w celu informowania o przyszłych badaniach i pracach”.

Sama idea budowania sztucznej inteligencji na coraz bardziej złożonych, coraz bardziej przypominających ludzkie mózgi kompleksach komórkowych, budzi mieszane uczucia. Jednak dopóki uczeni wykorzystują bardzo skromne zestawy biologiczne, trudno ocenić, co z tego wynika i czy jest to coś jednoznacznie złego. 

Mirosław Usidus