Vědci z Univerzity Johnse Hopkinse v americkém Marylandu v novém výzkumu představují koncept biopočítače, který překoná i ty nejvýkonnější současné počítače. Svůj plán na „organoidní inteligenci“ popisuje vědecký tým v časopise Frontiers in Science.

Could computers of the future run on human brain cells? @JohnsHopkins researchers say yes.

"Organoid intelligence" could one day create computers that are faster, more efficient, and more powerful than silicon-based computing and AI.https://t.co/x5f207Ftmz

— Johns Hopkins University (@JohnsHopkins) February 28, 2023

Předpoklad výkonné organoidní inteligence vychází ze schopností lidského mozku. V něm se nachází na 84 miliard nervových buněk a 10 trilionů synapsí, tedy neuronových propojení. V jediné synapsi je kolem 1000 různých typů bílkovinných molekul, které přenášejí informaci. V tom se žádný počítač mozku nevyrovná.

Mozek vs. křemík

Ve své studii výzkumníci píší, že počítač poháněný lidskými mozkovými buňkami by mohl být sestaven ještě za našich životů. Nová technologie podle nich exponenciálně rozšíří možnosti moderních počítačů a vytvoří nové obory studia.

„Výpočetní technika a umělá inteligence jsou hnací silou technologické revoluce, ale narážejí na svůj strop,“ cituje žurnál Univerzity Johnse Hopkinse profesora environmentálních zdravotních věd Thomase Hartunga, který stojí v čele výzkumu. „Biopočítače by zvýšily výpočetní výkon a překonaly naše současná technologická omezení,“ upozorňuje vědec.

Základem biopočítačů mají být mozkové organoidy, což jsou laboratorně vypěstované mozkové tkáně. Na snímku z twitteru (nahoře) vidíte organoidy vyrobené v laboratoři Thomase Hartunga a obarvené tak, že neurony jsou purpurové, buněčná jádra modrá a další podpůrné buňky červené a zelené.

Organoidy, miniaturní repliky skutečných orgánů lidského těla, používají vědci už bezmála dvě desetiletí k experimentům s ledvinami, plícemi a dalšími orgány. Nemusí se proto v některých případech uchylovat k testování na lidech nebo na zvířatech.

Mozkové organoidy se přitom využívají k výzkumu zárodečného vývoje mozku i různých neurodegenerativních chorob nebo onemocnění centrální nervové soustavy. 

Hartung se svými spolupracovníky pracuje s mozkovými organoidy o velikosti tečky, kterou na papíře zanechá propisovací tužka. Tyto organoidy obsahují neurony (nervové buňky) a vykazují vlastnosti skutečného mozku. Nesou s sebou příslib, že si v budoucnu budou moci pamatovat informace a učit se novým věcem.

„Náš výzkum ukazuje, jak lidský mozek vlastně funguje. S organoidy můžeme pracovat způsobem, který by byl při pokusech na lidech neetický, a tedy nepřijatelný,“ vysvětluje Hartung.

Jak rozlišit psa od kočky

Hartung začal pěstovat a sestavovat mozkové buňky do funkčních organoidů už v roce 2012 pomocí buněk ze vzorků lidské kůže přeprogramovaných do stavu podobného embryonálním kmenovým buňkám. Každý organoid obsahuje na 50 000 buněk, což je zhruba velikost nervové soustavy mušky octomilky. Z takových mozkových organoidů se vědec chystá postavit futuristický počítač.

Tento „biologický hardware“, by podle Hartunga mohl v příštích desetiletích začít snižovat nároky na spotřebu energie superpočítačů. Ta se stále zvyšuje a brzy může být neudržitelná.

Vědec připouští, že na křemíku založené počítače zpracovávají čísla a data rychleji než lidé, jenže lidský mozek je chytřejší při přijímání logických rozhodnutí, jakým je třeba rozlišení psa od kočky.

„Moderní počítače jsou stále nesrovnatelné s lidským mozkem,“ říká Hartung. „Frontier, nejnovější superpočítač v Kentucky, je zařízení za 600 milionů dolarů o rozloze 6 800 čtverečních stop. Teprve v červnu loňského roku poprvé překonal výpočetní kapacitu jednoho lidského mozku. Spotřeboval na to však zhruba milionkrát víc energie,“ zdůrazňuje profesor.

Vítejte ve věku organoidní inteligence!

Podle Hartunga může trvat i desítky let, než bude organoidní inteligence schopna pohánět stejně inteligentní systém, jakým je myš. Když ale začneme s výrobou organoidů a vycvičíme je pomocí umělé inteligence, mohli bychom v budoucnu vytvořit počítač, který by hravě předčil všechna nejmodernější zařízení.

Autoři výzkumu upozorňují, že pokud chceme tuto technologii v budoucnu využívat, měli bychom s prvními projekty začít už dnes.

Každopádně máme na co navazovat – na Matku přírodu. Ta má před křemíkovou technologií náskok. Nervové buňky vyvíjí už déle než miliardu let. Mikroprocesory však lidé zdokonalují jen několik desetiletí.