Komórki nerwowe zamiast krzemu i mamy żywy komputer?

Do tej pory inżynierowie dążyli do tego, by konwencjonalne komputery jak najlepiej naśladowały funkcjonowanie ludzkiego mózgu. I tak algorytmy określane jako sieci neuronowe działają podobnie jak ludzkie neurony. Dziś stosuje się je w szerokiej gamie produktów elektronicznych, w komputerach, smartfonach czy sprzęcie AGD.

Tym razem badacze z University of Illinois (USA) postanowili sprawdzić, czy wykorzystywany rutynowo do budowy komputerów krzem można zastąpić naturalnym budulcem – siecią komórek nerwowych. W ramach eksperymentu mysie komórki macierzyste przeprogramowano w neurony, a następnie namnożono do ilości ok. 80 tys. Powstały zlepek komórek umieszczono na siatce elektrod i oświetlono światłowodami. Dzięki temu komórki były stymulowane przez dwa rodzaje bodźców fizycznych – elektryczność i światło. Dodatkowo całe urządzenie – nie większe od ludzkiej dłoni – odbierało i rejestrowało sygnały wysyłane przez obecne w nim komórki oraz utrzymywało je przy życiu.

Kolejnym etapem było szkolenie komórek, by rozróżniały wybrane sygnały. Podobną umiejętność posiadają bowiem sztuczne sieci neuronowe, które uczą się i rozpoznają zależności między zbiorami danych. I tak poddano neurony działaniu bodźców świetlnych i elektrycznych w różnych interwałach czasowych. Po każdej sesji komórki „odpoczywały” przez 30 min. Następnie z użyciem elektronicznego chipa badano ich reakcję na kolejną serię bodźców. Okazało się, że na taką samą sekwencję sygnałów reagowały zawsze w ten sam sposób, co potwierdza, że nauczyły się je rozróżniać. Efektywność biokomputera oceniono w tzw. skali F1 (stosowanej w testach sieci neuronowych) przyjmującej wartości od 0 do 1. Uzyskał on niespełna 0,6 punktu, ale gdy naukowcy użyli specjalnych związków chemicznych, by wyciszyć „szum”, czyli przypadkową aktywność komórek, wartość ta wzrosła do 0,98.

Obiecujące wyniki skłaniają do dalszych prac. W przyszłości można by budować roboty hybrydowe, które oprócz konwencjonalnej elektroniki działałyby także dzięki ludzkim tkankom – mogłyby się np. poruszać za pomocą mięśni. Komórki znacznie lepiej odbierają bodźce ze środowiska zewnętrznego, dlatego zaopatrzone w nie maszyny mogłyby szybciej reagować. Co więcej, przechowywałyby większe ilości danych i sprawniej przetwarzały informacje. Czas pokaże, czy te nieprawdopodobne założenia zostaną wcielone w życie.

To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Jeśli z niej korzystasz, powołaj się na źródło, czyli na www.projektpulsar.pl. Dziękujemy.