Υπολογιστές που λειτουργούν με ανθρώπινα εγκεφαλικά κύτταρα. Μπορεί να ακούγεται σαν σενάριο επιστημονικής φαντασίας, αλλά μια ομάδα ερευνητών στις Ηνωμένες Πολιτείες πιστεύει ότι τέτοιες μηχανές, που αποτελούν μέρος της «οργανοειδούς νοημοσύνης», θα μπορούσαν να διαμορφώσουν το μέλλον – και μάλιστα τώρα έχουν ένα σχέδιο για να φτάσουν εκεί.

Τα οργανοειδή είναι ιστοί που αναπτύσσονται στο εργαστήριο και μοιάζουν με όργανα. Αυτές οι τρισδιάστατες δομές, που συνήθως προέρχονται από βλαστικά κύτταρα, χρησιμοποιούνται στα εργαστήρια εδώ και σχεδόν δύο δεκαετίες, όπου οι επιστήμονες μπόρεσαν να αποφύγουν τις επιβλαβείς δοκιμές σε ανθρώπους ή ζώα, πειραματιζόμενοι με τα υποκατάστατα των νεφρών, των πνευμόνων και άλλων οργάνων.

Τα οργανοειδή του εγκεφάλου δεν μοιάζουν στην πραγματικότητα με μικροσκοπικές εκδοχές του ανθρώπινου εγκεφάλου, αλλά οι κυτταρικές καλλιέργειες σε μέγεθος κουκίδας περιέχουν νευρώνες που είναι ικανοί για εγκεφαλικές λειτουργίες, σχηματίζοντας πλήθος συνδέσεων.

Οι επιστήμονες αποκαλούν το φαινόμενο «νοημοσύνη σε ένα πιάτο».

Ο δρ Τόμας Χάρτουνγκ, καθηγητής του Πανεπιστημίου Τζονς Χόπκινς στη Βαλτιμόρη, άρχισε να αναπτύσσει οργανοειδή εγκέφαλο τροποποιώντας δείγματα ανθρώπινου δέρματος το 2012.

Αυτός και οι συνάδελφοί του οραματίζονται να συνδυάσουν τη δύναμη των εγκεφαλικών οργανοειδών σε ένα είδος βιολογικού υλικού πιο ενεργειακά αποδοτικό από τους υπερυπολογιστές. Αυτοί οι «βιοϋπολογιστές» θα χρησιμοποιούν δίκτυα εγκεφαλικών οργανοειδών για να φέρουν ενδεχομένως επανάσταση στις φαρμακευτικές δοκιμές για ασθένειες όπως η νόσος Αλτσχάιμερ, να παρέχουν πληροφορίες για τον ανθρώπινο εγκέφαλο και να αλλάξουν το μέλλον της πληροφορικής.

Η έρευνα που περιγράφει το σχέδιο για τη νοημοσύνη των οργανοειδών που εκπόνησαν ο Χάρτουνγκ και οι συνάδελφοί του δημοσιεύθηκε την Τρίτη στο περιοδικό Frontiers in Science, αναφέρει το CNN.

«Η πληροφορική και η τεχνητή νοημοσύνη πρωτοστάτησαν στην τεχνολογική επανάσταση, αλλά έχουν φτάσει στο ανώτατο όριο», δήλωσε ο Χάρτουνγκ, κύριος συγγραφέας της μελέτης. «Η βιοϋπολογιστική είναι μια τεράστια προσπάθεια συμπίεσης της υπολογιστικής ισχύος και αύξησης της αποδοτικότητάς της, ώστε να ξεπεράσουμε τα σημερινά τεχνολογικά όρια».

Ενώ η τεχνητή νοημοσύνη είναι εμπνευσμένη από τις ανθρώπινες διαδικασίες σκέψης, αυτό που αναφέρουν είναι ότι η τεχνολογία δεν μπορεί να αναπαράγει πλήρως όλες τις δυνατότητες του ανθρώπινου εγκεφάλου. 

Το τεστ Τούρινγκ, γνωστό και ως παιχνίδι μίμησης, αναπτύχθηκε το 1950 από τον Βρετανό μαθηματικό και επιστήμονα υπολογιστών Άλαν Τούρινγκ για να αξιολογήσει πώς οι μηχανές επιδεικνύουν ευφυή συμπεριφορά παρόμοια με αυτή του ανθρώπου.

Αλλά πώς μπορεί ένας υπολογιστής να συγκριθεί πραγματικά με έναν ανθρώπινο εγκέφαλο;

Ένας υπερυπολογιστής μπορεί να επεξεργαστεί τεράστιες ποσότητες αριθμών ταχύτερα από ό,τι ένας άνθρωπος.
Για παράδειγμα, ο AlphaGo (η τεχνητή νοημοσύνη που νίκησε τον Νο 1 παίκτη του Go στον κόσμο το 2017) εκπαιδεύτηκε με δεδομένα από 160.000 παιχνίδια», δήλωσε ο Χάρτουνγκ. «Ένας άνθρωπος θα έπρεπε να παίζει πέντε ώρες την ημέρα για περισσότερα από 175 χρόνια για να φτάσει σε αυτό το επίπεδο.?

Από την άλλη πλευρά, ένας ανθρώπινος εγκέφαλος είναι πιο αποδοτικός ενεργειακά καθώς και καλύτερος στη μάθηση και στη λήψη σύνθετων λογικών αποφάσεων. Κάτι τόσο βασικό όπως το να μπορείς να ξεχωρίσεις το ένα ζώο από το άλλο είναι μια εργασία που ο ανθρώπινος εγκέφαλος κάνει εύκολα, ενώ ένας υπολογιστής δεν μπορεί.

Ο Frontier, ένας υπερυπολογιστής αξίας 600 εκατομμυρίων δολαρίων στο Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge στο Τενεσί, ζυγίζει 3.629 κιλά (8.000 λίβρες), με κάθε γραφείο να ζυγίζει όσο δύο κανονικά φορτηγά. Το μηχάνημα ξεπέρασε τον Ιούνιο την υπολογιστική ικανότητα ενός μόνο ανθρώπινου εγκεφάλου – αλλά χρησιμοποίησε ένα εκατομμύριο φορές περισσότερη ενέργεια, δήλωσε ο Χάρτουνγκ.

«Ο εγκέφαλος εξακολουθεί να είναι ασυναγώνιστος από τους σύγχρονους υπολογιστές», δήλωσε ο Χάρτουνγκ.

«Οι εγκέφαλοι έχουν επίσης μια εκπληκτική ικανότητα αποθήκευσης πληροφοριών, που υπολογίζεται σε 2.500 terabytes», πρόσθεσε. «Φτάνουμε στα φυσικά όρια των υπολογιστών πυριτίου, επειδή δεν μπορούμε να χωρέσουμε περισσότερα τρανζίστορ σε ένα μικροσκοπικό τσιπ».

Πώς θα μπορούσε να λειτουργήσει ένας βιοϋπολογιστής

Οι πρωτοπόροι των βλαστικών κυττάρων Τζον Γκάρντον και Σίνια Γιαμανάκα έλαβαν βραβείο Νόμπελ το 2012 για την ανάπτυξη μιας τεχνικής που επέτρεψε τη δημιουργία κυττάρων από πλήρως ανεπτυγμένους ιστούς όπως το δέρμα. 

Η πρωτοποριακή έρευνα επέτρεψε σε επιστήμονες όπως ο Χάρτουνγκ να αναπτύξουν εγκεφαλικά οργανοειδή που χρησιμοποιήθηκαν για να μιμηθούν ζωντανούς εγκεφάλους και να δοκιμάσουν και να εντοπίσουν φάρμακα που μπορεί να εγκυμονούν κινδύνους για την υγεία του εγκεφάλου.

Τα εγκεφαλικά οργανοειδή που χρησιμοποιεί σήμερα ο Χάρτουνγκ θα πρέπει να αναβαθμιστούν για την οργανοειδή νοημοσύνη. Κάθε οργανοειδές έχει περίπου τον αριθμό των κυττάρων που θα μπορούσε κανείς να βρει στο νευρικό σύστημα μιας μύγας φρούτων. Ένα μεμονωμένο οργανοειδές έχει περίπου το ένα-τρί εκατομμυριοστό του μεγέθους του ανθρώπινου εγκεφάλου, πράγμα που σημαίνει ότι ισοδυναμεί με περίπου 800 megabytes αποθήκευσης μνήμης.

«Είναι πολύ μικρά, το καθένα περιέχει περίπου 50.000 κύτταρα. Για την οργανοειδή θα πρέπει να αυξήσουμε αυτόν τον αριθμό στα 10 εκατομμύρια» δήλωσε.

Οι ερευνητές χρειάζονται επίσης τρόπους επικοινωνίας με τα οργανοειδή, προκειμένου να τους στέλνουν πληροφορίες και να λαμβάνουν αναγνώσεις για το τι “σκέφτονται” τα οργανοειδή. Οι συγγραφείς της μελέτης ανέπτυξαν ένα σχέδιο που περιλαμβάνει εργαλεία από τη βιομηχανική και τη μηχανική μάθηση, μαζί με νέες καινοτομίες. Επιτρέποντας διαφορετικά είδη εισόδου και εξόδου στα δίκτυα οργανοειδών θα επέτρεπαν πιο σύνθετες εργασίες, έγραψαν οι ερευνητές στη μελέτη.

Ο Χάρτουνγκ ελπίζει ότι μια μέρα θα υπάρξει ένας δίαυλος επικοινωνίας μεταξύ της τεχνητής και της οργανοειδούς νοημοσύνης που θα επιτρέψει στις δύο «να εξερευνήσουν ο ένας τις δυνατότητες του άλλου».

Η πιο σημαντική συνεισφορά της οργανοειδούς νοημοσύνης μπορεί να φανεί στον τομέα της ιατρικής υποστηρίζουν οι ερευνητές καθώς θα μπορούσαν να δημιουργηθούν δείγματα δέρματος ασθενών με νευρικές διαταραχές, επιτρέποντας στους επιστήμονες να δοκιμάσουν πώς διαφορετικά φάρμακα και άλλοι παράγοντες θα μπορούσαν να τους επηρεάσουν.

«Με την οργανοειδής νοημοσύνη θα μπορούσαμε να μελετήσουμε και τις γνωστικές πτυχές των νευρολογικών παθήσεων», δήλωσε ο Χάρτουνγκ και εξήγησε: «Για παράδειγμα, θα μπορούσαμε να συγκρίνουμε τον σχηματισμό μνήμης σε οργανοειδή που προέρχονται από υγιείς ανθρώπους και από ασθενείς με Αλτσχάιμερ και να προσπαθήσουμε να αποκαταστήσουμε τα σχετικά ελλείμματα. Θα μπορούσαμε επίσης να χρησιμοποιήσουμε την οργανοειδής νοημοσύνη για να εξετάσουμε αν ορισμένες ουσίες, όπως τα φυτοφάρμακα, προκαλούν προβλήματα μνήμης ή μάθησης».

Τα οργανοειδή του εγκεφάλου θα μπορούσαν επίσης να ανοίξουν έναν νέο τρόπο κατανόησης της ανθρώπινης νόησης.

«Θέλουμε να συγκρίνουμε εγκεφαλικά οργανοειδή από τυπικά ανεπτυγμένους δότες με εγκεφαλικά οργανοειδή από δότες με αυτισμό», δήλωσε η συν-συγγραφέας της μελέτης και συν-ερευνητής Λένα Σμίρνοβα, επίκουρη καθηγήτρια περιβαλλοντικής υγείας και μηχανικής του Τζον Χόπκινς.

«Τα εργαλεία που αναπτύσσουμε προς την κατεύθυνση της βιολογικής πληροφορικής είναι τα ίδια εργαλεία που θα μας επιτρέψουν να κατανοήσουμε τις αλλαγές στα νευρωνικά δίκτυα ειδικά για τον αυτισμό, χωρίς να χρειάζεται να χρησιμοποιήσουμε ζώα ή να έχουμε πρόσβαση σε ασθενείς, ώστε να μπορέσουμε να κατανοήσουμε γιατί οι ασθενείς έχουν αυτά τα γνωστικά προβλήματα και τις διαταραχές», δήλωσε η ίδια.

Η χρήση εγκεφαλικών οργανοειδών για τη δημιουργία οργανοειδούς νοημοσύνης βρίσκεται ακόμη σε πολύ πρώιμο στάδιο. Η ανάπτυξη τους που είναι συγκρίσιμη με έναν υπολογιστή με την εγκεφαλική ισχύ ενός ποντικιού θα μπορούσε να πάρει δεκαετίες, δήλωσε ο Χάρτουνγκ.

Αλλά υπάρχουν ήδη ελπιδοφόρα αποτελέσματα που δείχνουν τι είναι δυνατό. Ο συν-συγγραφέας της μελέτης Dr. Brett Kagan, επιστημονικός υπεύθυνος της Cortical Labs στη Μελβούρνη της Αυστραλίας, και η ομάδα του έδειξαν πρόσφατα ότι τα εγκεφαλικά κύτταρα μπορούν να μάθουν να παίζουν το βιντεοπαιχνίδι Pong.

Η ηθική των εγκεφαλικών οργανοειδών

Η δημιουργία ανθρώπινων εγκεφαλικών οργανοειδών ικανών για γνωστικές λειτουργίες εγείρει μια σειρά ηθικών προβληματισμών, όπως το κατά πόσον μπορούν να αναπτύξουν συνείδηση ή να αισθανθούν πόνο και κατά πόσον εκείνοι των οποίων τα κύτταρα χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή τους έχουν οποιαδήποτε δικαιώματα σχετικά με τα οργανοειδή.

«Βασικό μέρος του οράματος μας είναι να αναπτύξουμε την οργανοειδή νοημοσύνη με ηθικό και κοινωνικά υπεύθυνο τρόπο» δήλωσε ο Χάρτουνγκ. «Για το λόγο αυτό, συνεργαστήκαμε από την αρχή με ηθικολόγους».

Η παρακολούθηση της ανάπτυξης της τεχνητής νοημοσύνης όπως το ChatGPT έχει κάνει ορισμένους να αναρωτηθούν πόσο κοντά βρίσκονται οι υπολογιστές στο να περάσουν το τεστ Τούρινγκ, γράφει ο Γκάρι Μίλερ, καθηγητής περιβαλλοντικών επιστημών υγείας στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια της Νέας Υόρκης, σε ξεχωριστό άρθρο του Viewpoint που δημοσιεύθηκε την Τρίτη. Ο Μίλερ δεν συμμετείχε στη μελέτη του Johns Hopkins.

Ενώ το ChatGPT μπορεί να συλλέγει αποτελεσματικά πληροφορίες στο διαδίκτυο, δεν μπορεί να αντιδράσει σε μια αλλαγή της θερμοκρασίας όπως ένα καλλιεργημένο κυτταρικό σύστημα, έγραψε.

«Τα οργανοειδή συστήματα του εγκεφάλου θα μπορούσαν να παρουσιάσουν βασικές πτυχές της νοημοσύνης και της αίσθησης», έγραψε ο Μίλερ.

«Αυτό απαιτεί μια στιβαρή εξέταση των ηθικών επιπτώσεων της τεχνολογίας, στην οποία πρέπει να συμπεριληφθούν οι ηθικολόγοι».

(ethnos. gr / photo: pixabay)