В Китае ведётся разработка принципиально нового типа биокомпьютера, который использует выращенные в лаборатории трёхмерные кластеры клеток человеческого мозга — органоиды. Эта система, получившая название MetaBOC (от «мозг на чипе»), интегрируется на кремниевый чип и предназначена для управления роботами-гуманоидами. Её ключевая задача — позволить нейронным сетям не только обрабатывать электрические сигналы, но и самостоятельно обучаться, что в перспективе может привести к созданию более автономных и энергоэффективных машин.
От DishBrain к MetaBOC: эволюция нейроинтерфейсов
Концепция «мозга на чипе» — это передовое направление биоэлектроники, где живые нейроны, выращенные на кремниевой подложке, становятся вычислительным элементом. Пионером здесь стал австралийский проект DishBrain, в рамках которого 800 тысяч нейронов всего за 5 минут научились играть в виртуальный пинг-понг, демонстрируя феноменальную скорость обучения по сравнению с традиционными алгоритмами ИИ. Как отмечает Бретт Каган из Cortical Labs, даже на ранних стадиях биологические системы показывают более высокую эффективность, чем лучшие модели глубокого обучения. MetaBOC, разрабатываемый учёными из Тяньцзиньского университета и Южного университета науки и технологий, — это следующий шаг, нацеленный на интеграцию таких систем непосредственно в робототехнические платформы.
Как устроен биокомпьютер: чип, органоиды и ультразвук
Архитектура MetaBOC состоит из двух ключевых компонентов: кремниевого чипа с электродной матрицей и самих органоидов мозга. Органоиды создаются из плюрипотентных стволовых клеток человека, что позволяет им формировать сложные трёхмерные структуры, имитирующие нейронные связи реального мозга. Для ускорения развития и повышения чувствительности к сигналам исследователи применяют инновационную методику — стимуляцию ультразвуком низкой интенсивности. Это способствует росту и специализации нейронов. Чип же выступает в роли «переводчика», преобразуя электрическую активность органоидов в команды для робота, например, для навигации или манипулирования предметами. «Система использует кодирование, декодирование и обратную связь по стимулам для взаимодействия с внешним миром», — поясняет руководитель проекта Дон Мин.
Обратите внимание: Японские ученые осваивают технологии создания детей из клеток кожи.
Для дальнейшего развития платформы команда планирует задействовать искусственный интеллект для обработки данных и создать открытое программное обеспечение, которое станет универсальным связующим звеном между биокомпьютером и другими устройствами. Это позволит создать первую в мире полностью открытую интеллектуальную систему типа «мозг на кристалле».
На схеме показаны основные компоненты интерфейса мозгового чипа MetaBOC.
Нейрореабилитация: второе применение технологии
Потенциал технологии не ограничивается робототехникой. Учёные видят в ней мощный инструмент для восстановления повреждённых участков головного мозга. В экспериментах на мышах трансплантированные органоиды, предварительно обработанные ультразвуком, успешно приживались в повреждённой коре, демонстрируя высокую зрелость и активность, характерную для здоровой нервной ткани. Более того, методика показала обнадёживающие результаты в коррекции патологий развития, таких как микроцефалия, в лабораторных моделях. «Органоиды человеческого мозга — это многообещающая платформа как для моделирования заболеваний, так и для регенеративной терапии», — отмечают исследователи. Однако до клинического применения ещё далеко: предстоит решить множество вопросов, касающихся долгосрочной безопасности, эффективности и этики подобных вмешательств.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Китайские учёные разрабатывают биокомпьютер, объединяющий органоиды человеческого мозга на чипе, с целью управления человекоподобными роботами.