Bioingenieure der Indiana University in den USA haben im Labor gezüchtetes menschliches Gehirngewebe mit Mikroelektroden kombiniert. Die Wissenschaftler nannten ihre Kreation Brainoware. Der Biocomputer befindet sich noch in einem frühen Entwicklungsstadium, kann aber bereits komplexe Aufgaben wie die Spracherkennung übernehmen. Der leitende Forscher Dr. Feng Guo hofft, dass seine Software, die leichter als üblich ist, dazu beitragen wird, die Technologie der künstlichen Intelligenz voranzutreiben. Dies könnte auch bedeuten, dass KI-Hardware viel weniger Strom verbraucht als der alleinige Einsatz von Siliziumchips.
Die Wissenschaftler sagten, ihr Brainoware-System verwende „Organoide“ – künstlich gewachsene Bündel aus Gewebe und Stammzellen, die einem Organ ähneln. Dr. Guo sagte, die Organoide seines Teams seien wie Minigehirne. Sie transformierten und entwickelten Neuronen, die denen im menschlichen Gehirn ähneln.
Die Forscher sagen, ihr nächster Schritt werde darin bestehen, zu untersuchen, wie Brainoware an die Ausführung übergeordneter Aufgaben angepasst werden kann. Diese Technologie könnte eines Tages dazu genutzt werden, verbesserte Gehirnmodelle zu erstellen und die neurowissenschaftliche Forschung oder Behandlungen für neurologische Erkrankungen voranzutreiben. Eine der größten Herausforderungen für Forscher besteht derzeit darin, eine Lösung zu finden, wie das entstandene Gewebe am Leben erhalten werden kann.
Das Team schloss Computergeräte an, um elektrische Reize an das Organoid zu senden und die neuronale Aktivität abzulesen, die es als Reaktion darauf erzeugte. Das System erkannte japanische Vokale und sagte eine mathematische Karte voraus. In einem Sprachtest beauftragten Wissenschaftler Brainoware, zwischen acht verschiedenen Männern zu unterscheiden, die Japanisch sprechen. In einem Mathematiktest versuchten die Forscher, das System dazu zu bringen, eine Oenon-Karte vorherzusagen, die chaotische Aktivität darstellt. Hier war Brainoware etwas weniger genau als siliziumbasierte neuronale Netze, aber seine Trainingszeit war um mehr als 90 Prozent schneller.
Es wurde vorgeschlagen, frühe Biocomputer auf der Grundlage von DNA und Bakterien zu entwickeln. Beispielsweise gelang es Shapiro im Jahr 2001, das Modell in einem echten Biocomputer zu implementieren, der aus DNA, RNA-Molekülen und speziellen Enzymen bestand. Enzymmoleküle fungierten als Hardware und DNA-Moleküle als Software. Gleichzeitig wurden etwa eine Billion elementarer Rechenmodule in einem Reagenzglas untergebracht.
Dadurch konnte die Berechnungsgeschwindigkeit eine Milliarde Operationen pro Sekunde erreichen und die Genauigkeit betrug 99,8 %. Dieser Biocomputer kann nur zur Lösung der einfachsten Probleme verwendet werden und gibt nur zwei Arten von Antworten: „wahr“ oder „falsch“. In den durchgeführten Experimenten lösten alle DNA-Moleküle in einem Zyklus parallel ein einziges Problem. Allerdings können sie möglicherweise gleichzeitig an verschiedenen Aufgaben arbeiten, während herkömmliche PCs im Wesentlichen nur Einzelaufgaben ausführen.
Im Jahr 2001 schufen amerikanische Wissenschaftler transgene Mikroorganismen (also Mikroorganismen mit künstlich veränderten Genen), deren Zellen logische Operationen UND und ODER ausführen können. Spezialisten des Oak Ridge Laboratory, Tennessee, nutzten die Fähigkeit von Genen, ein bestimmtes Protein unter dem Einfluss einer bestimmten Gruppe chemischer Reize zu synthetisieren. Wissenschaftler haben den genetischen Code des Bakteriums Pseudomonas putida so verändert, dass seine Zellen die Fähigkeit erhalten, einfache logische Operationen durchzuführen. Beispielsweise werden bei der UND-Verknüpfung der Zelle zwei Substanzen (im Wesentlichen Eingabeoperanden) zugeführt, unter deren Einfluss das Gen ein bestimmtes Protein produziert.
Im Vergleich zu herkömmlichen Computergeräten weisen Biocomputer eine Reihe einzigartiger Merkmale auf: Sie verwenden ternären statt binären Code (da die Informationen in ihnen durch Nukleotidtripletts codiert werden), DNA-basierte Computergeräte speichern Daten mit einer Billionenfach höheren Dichte als DNA-Computer haben im Vergleich zu optischen Datenträgern einen außergewöhnlich geringen Stromverbrauch.
