Современные технологии ставят перед учеными принципиально новый вопрос: будут ли компьютеры будущего создаваться на производственных линиях или же их станут выращивать в лабораторных условиях как биологические системы? Исследователи из Университета Лихай (США) активно работают над созданием нейронной сети, основанной на живых клетках, которую можно будет программировать для выполнения вычислительных операций.
Финансовая поддержка прорывных исследований
Национальный научный фонд США выделил грант в размере 500 000 долларов на поддержку проектов в рамках инициатив «Понимание мозга» и «BRAIN Initiative». Эти государственные программы направлены на ускоренное развитие нейротехнологий и создание принципиально новых вычислительных архитектур, вдохновленных биологическими системами.
Технологическая основа биокомпьютеров
«Современные достижения в области оптогенетики, структурированной оптической стимуляции и высокоскоростного оптического детектирования позволяют одновременно активировать и отслеживать активность тысяч живых нейронов, — объясняет Сяочэнь Гао, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники Университета Лихай. — Мы знаем, что биологически связанные живые нейроны обладают естественной способностью к вычислениям и обучению. Благодаря поддержке Национального научного фонда мы создадим экспериментальную платформу для оптической стимуляции и мониторинга активности живой нейронной сети, а также разработаем алгоритмы для ее эффективного обучения».
Экспериментальная методика и практическое значение
В рамках исследования ученые будут кодировать изображения рукописных цифр в виде двумерных штрих-кодов, которые затем будут передаваться в культивируемую сеть нейронов in vitro. Эта работа имеет многогранное практическое значение: она может привести к созданию новых принципов обработки информации, революционизировать проектирование полупроводниковых устройств и предоставить уникальные инструменты для изучения работы человеческого мозга.
Междисциплинарный контекст исследований
Проект Университета Лихай является частью масштабной научной программы, включающей 18 междисциплинарных инициатив по исследованию нейронных и когнитивных систем. Основные направления этих исследований охватывают нейроинженерию и архитектуры, вдохновленные мозгом, изучение индивидуальных различий в нейрокогнитивных процессах, анализ работы мозга в сложных реальных условиях, а также фундаментальные исследования в нейробиологии и когнитивных науках.