Čtení na neděli: Bude počítač příští generace využívat mozkové buňky?

Umělá inteligence způsobila revoluci v mnoha odvětvích a její schopnosti se ukázaly jako nesmírně cenné - od pomoci při lékařské diagnostice až po psaní sugestivní poezie. Navzdory těmto pokrokům však umělá inteligence stále nedosahuje úrovně lidského poznání. Tradiční křemíkové počítače sice vynikají ve výpočetních úlohách, ale nemohou se vyrovnat složitosti a efektivitě lidského učení.

U některých úloh dokáže lidský mozek dosáhnout vyšší úrovně pokroku za podstatně kratší dobu a s nižší spotřebou energie. To lze ilustrovat na příkladech, jako je AlphaGo, což je specializovaný počítačový program společnosti DeepMind Technologies ze skupiny Alphabet, který v roce 2017 porazil nejlepšího lidského hráče hry Go.

K dosažení dostatečné úrovně musel být program AlphaGo vycvičen odehráním více než 160 000 partií Go. | Zdroj: Vygenerováno pomocí Midjourney.

Go je starobylá strategická desková hra pocházející z Číny. Hraje se na mřížce, obvykle 19x19, a jejím cílem je ovládnout větší území, než jaké má soupeř. Navzdory jednoduchým pravidlům je hra hluboce komplexní a představuje výzvu pro výzkum umělé inteligence.

Podstatné je, že k dosažení dostatečné úrovně musel být program AlphaGo vycvičen odehráním více než 160 000 partií Go. Hry přitom mohou trvat i několik hodin; člověku by trvalo téměř 150 let, pokud by odehrál tři hry denně, než by tolik partií zvládl. Přesto člověk dosáhl stejné úrovně znalostí za mnohem kratší dobu, což znamená, že je v učení mnohem efektivnější.

Zázračný lidský mozek

Je to dáno jedinečnou architekturou lidského mozku – má přibližně 100 miliard neuronů propojených více než 10^15 body spojení – a to nám umožňuje získávat nové znalosti, aniž bychom se museli vše učit znovu, a efektivněji zpracovávat neúplné nebo protichůdné informace.

Navíc bezkonkurenční je i kapacita paměti lidského mozku, která činí přibližně 2,5 petabajtu (2 500 terabajtů), což překonává potenciál mnoha datových úložišť současných počítačů, které jsou omezeny počtem tranzistorů, jež lze umístit na čip.

Vědci přišli s odvážnou myšlenkou: proč nevyužít pro výpočetní techniku samotný zdroj lidské inteligence, tedy mozek?

Vznikl tak koncept "organoidní inteligence", kdy se využívají organoidy mozku, které jsou uměle vypěstované, miniaturizované a zjednodušené, ale funkční. Tyto organoidy vytvořené z kmenových buněk nejsou skutečnými "mini mozky", ale replikují kritické aspekty funkce a struktury mozku, jako jsou neurony a další mozkové buňky nezbytné pro kognitivní úkoly, jako je učení a paměť.

Výhody bipočítačů

Biopočítače mají ve srovnání s běžnými počítači na bázi křemíku některé výhody. Nejenže by mohly být mnohem výkonnější, ale mohly by také nabídnout udržitelnější alternativu k současným energeticky náročným superpočítačům.

 V praxi by mohly být biopočítače využity ke studiu složitějších systémů, než je v současnosti možné s počítači na bázi křemíku. Dalo by se uvažovat i o studiu mozkových funkcí jak ve zdravém stavu, tak při nemocech, což by poskytlo cenné poznatky o stavech, jako je Alzheimerova choroba nebo autismus. Mohly by se také například využít ke zkoumání vlivu některých látek, jako jsou pesticidy, na paměť nebo učení.

Zdroj: Front. Sci. 2023

Biopočítače využívající mozkové organoidy by mohly přinést revoluci ve vědeckém výzkumu a výrazně snížit naši závislost na laboratorních zvířatech. Tradiční výzkumné metody často zahrnují testování hypotéz na živých zvířatech, což vyvolává řadu etických problémů. Biopočítače by díky svým pokročilým simulačním schopnostem mohly modelovat biologické procesy a chorobné stavy, což by mohlo snížit nebo dokonce odstranit potřebu testování na zvířatech.

Celkově by se jednalo o dvousečnou zbraň, která by mohla urychlit tempo výzkumu a zároveň podpořit etičtější přístup k vědeckým objevům v konkrétních oblastech výzkumu.

Navzdory mnoha výzvám již organoidní inteligence dosáhla slibných úspěchů. Vědci nedávno prokázali, že mozkové buňky v Petriho misce dokázaly hrát hru Pong, což je hmatatelný důkaz životaschopnosti tohoto konceptu.

Potenciál organoidů učit se, pamatovat si a komunikovat se svým okolím vyvolává hluboké etické otázky, jako je vývoj vědomí nebo prožívání bolesti. Tyto obavy neberou vědci na lehkou váhu a aktivně stanovují hranice takového výzkumu, aby zajistili, že zůstane eticky odpovědný.

S nástupem biopočítačů možná vstupujeme do budoucnosti, kdy lidské mozkové buňky nově definují naši technologickou krajinu. Jak postupujeme vpřed, je stále jasnější, že hranice výpočetní techniky neleží jen v oblasti umělé inteligence, ale v samotných buňkách, které pohánějí naše poznání.

Zdroj : Frontiers, Neuron, Scientific American, Wikipedia, Universal-sci