Этот чип содержит около 70 000 биологических нейронов, объединенных в трехмерную сетку, и десятки микроскопических электродов, способных регистрировать и контролировать активность клеток головного мозга. Фотография Райта Сеньереса.
Инженеры
Принстонского университета разработали
устройство, объединяющее живые клетки мозга с электроникой в единую трёхмерную сеть, способную выполнять вычисления. Статья
опубликована 23 апреля в журнале
Nature Electronics.
В отличие от предыдущих попыток, основанных на плоских культурах клеток в чашках Петри или трёхмерных кластерах, зондируемых снаружи, новое устройство работает изнутри. Исследователи создали трёхмерную сетку из микроскопических металлических проводников и электродов с тонким эпоксидным покрытием, обеспечивающим нужную гибкость для взаимодействия с мягкими нейронами. На этом каркасе вырастили около 70 000 нейронов, образующих объёмную вычислительную сеть.
Система наблюдалась на протяжении более шести месяцев. За это время исследователи экспериментировали с укреплением и ослаблением связей между нейронами и в итоге обучили алгоритм распознавать паттерны электрических импульсов — как пространственные, так и временны́е.
Один из ключевых мотивов разработки — энергопотребление ИИ. «Настоящим узким местом для ИИ в ближайшем будущем является энергия, — говорит руководитель работы Тянь-Мин Фу. — Наш мозг потребляет лишь миллионную долю той энергии, которую расходуют современные ИИ-системы при выполнении сопоставимых задач».
По словам первого автора статьи Кумара Мритунджая, подобные системы трёхмерных биологических нейронных сетей «не только помогают раскрыть вычислительные секреты мозга, но и могут способствовать пониманию и лечению неврологических заболеваний».
Примечание
Принципиальное сравнение австралийского CL1 (Биокомпьютер CL1) с нейронными компьютерами:
Архитектура
Принстон создал трёхмерную сетку из металлических проводников, внутри которой растут нейроны — электроды буквально вплетены в нейронную сеть снаружи и изнутри одновременно. Cortical Labs (DishBrain/CL1) выращивает нейроны на плоском массиве электродов — по сути металл и стекло в одной плоскости. [BiopharmaTrend](https://www.biopharmatrend.com/news/cortical-labs-introduces-biological-computer-built-on-human-brain-cells-1156/) Это принципиальное структурное различие: 3D против 2D.
Клетки
Оба используют живые нейроны. Cortical Labs берёт нейроны из стволовых клеток человека, выращивает их в питательном растворе прямо на чипе. [
Data Center Dynamics]
Принстон
использует нейроны на трёхмерном каркасе, но источник клеток в пресс-материале не уточняется.
Масштаб и цель
CL1 — уже коммерческий продукт стоимостью около $35 000 за блок, не требует внешнего компьютера и позиционируется как самостоятельный биологический вычислитель. [
Data Center Dynamics]
Принстонский
чип пока исследовательский прототип с ~70 000 нейронов, цель — изучить принципы и проблему энергопотребления ИИ.
Итог: главное отличие — геометрия интеграции (3D vs 2D) и стадия разработки (академический прототип vs коммерческий продукт). Оба используют живые нейроны, но подходят к задаче с разных сторон.
