Биоинженеры из Университета Индианы в США объединили выращенную в лаборатории ткань мозга человека с микроэлектродами. Ученые назвали свое творение Brainoware. Биокомпьютер находится на начальной стадии разработки, но уже может выполнять сложные задачи, такие как распознавание голоса. Ведущий исследователь доктор Фэн Го надеется, что его более легкое, чем обычно, программное обеспечение поможет продвинуть технологии искусственного интеллекта. Это также может означать, что оборудование искусственного интеллекта потребляет гораздо меньше энергии, чем использование только кремниевых чипов.
Ученые заявили, что их система Brainoware использует «органоиды» — искусственно выращенные пучки тканей и стволовых клеток, напоминающие орган. Доктор Го сказал, что органоиды его команды подобны мини-мозгам. Они трансформировали и развили нейроны, подобные тем, которые находятся в человеческом мозге.
Исследователи говорят, что их следующим шагом будет изучение того, как Brainoware можно адаптировать для выполнения задач более высокого уровня. Однажды эта технология может быть использована для создания улучшенных моделей мозга и продвижения исследований в области нейробиологии или лечения неврологических заболеваний. На данный момент одной из основных задач для исследователей является поиск решения, как сохранить созданную ткань живой.
Команда подключила компьютерное оборудование, чтобы послать электрическую стимуляцию органоиду и прочитать нейронную активность, которую он производит в ответ. Система распознавала японские гласные звуки и предсказала математическую карту. В ходе языкового теста ученые дали Brainoware задачу различить восемь разных мужчин, говорящих по-японски. В тесте по математике исследователи пытались заставить систему предсказать карту Энона, представляющую хаотическую активность. Здесь Brainoware оказался немного менее точным, чем нейронные сети на основе кремния, но время его обучения было более чем на 90 процентов меньше.
Раннее биокомпьютеры предлагалось создавать на основе ДНК и бактерий. К примеру, в 2001 году Шапиро удалось реализовать модель в реальном биокомпьютере, который состоял из молекул ДНК, РНК и специальных ферментов. Молекулы фермента выполняли роль аппаратного, а молекулы ДНК – программного обеспечения. При этом в одной пробирке помещалось около триллиона элементарных вычислительных модулей.
В результате скорость вычислений могла достигать миллиарда операций в секунду, а точность – 99,8%. Этот биокомпьютер может применяться лишь для решения самых простых задач, выдавая всего два типа ответов: «истина» или «ложь». В проведенных экспериментах за один цикл все молекулы ДНК параллельно решали единственную задачу. Однако потенциально они могут трудиться одновременно над разными задачами, в то время как традиционные ПК являются, по сути, однозадачными.
В 2001 году американские ученые создали трансгенные микроорганизмы (т. е. микроорганизмы с искусственно измененными генами), клетки которых могут выполнять логические операции И и ИЛИ. Специалисты лаборатории Оук-Ридж, штат Теннесси, использовали способность генов синтезировать тот или иной белок под воздействием определенной группы химических раздражителей. Ученые изменили генетический код бактерий Pseudomonas putida таким образом, что их клетки обрели способность выполнять простые логические операции. Например, при выполнении операции И в клетку подаются два вещества (по сути – входные операнды), под влиянием которых ген вырабатывает определенный белок.
По сравнению с обычными вычислительными устройствами биокомпьютеры имеют ряд уникальных особенностей: используют не бинарный, а тернарный код (так как информация в них кодируется тройками нуклеотидов), вычислительные устройства на основе ДНК хранят данные с плотностью, в триллионы раз превышающей показатели оптических дисков, ДНК-компьютеры имеют исключительно низкое энергопотребление.
