未來計算機在人腦細胞上運行？

　　類器官智能，最前沿生物計算向我們(men) 走來

　　【科技創新世界潮】

　　◎本報記者 張夢然

　　盡管人工智能(AI)創造的記錄令人印象深刻，但它的學習(xi) 能力與(yu) 人腦相比依然相形見絀。現在，科學家們(men) 揭示了一條革命性道路：類器官智能，即以實驗室培養(yang) 的大腦類器官充當生物硬件。

　　AI長期以來都受人腦的啟發，這種方法被證明是非常成功的，讓AI擁有了從(cong) 醫療診斷到詩歌創作的多方麵成就。但毫無疑問，原始模型——人腦目前在許多方麵仍然優(you) 於(yu) 機器，那如果不是試圖讓AI更像大腦，而是直接從(cong) 源頭入手呢？

　　多領域科學家正在努力創造新一代生物計算機，他們(men) 試圖以腦細胞的三維培養(yang) 物(大腦類器官)作為(wei) 生物硬件，並在《科學前沿》雜誌上描述了實現這一願景的路線圖。

　　美國約翰斯·霍普金斯大學托馬斯·哈通教授說：“我們(men) 稱這個(ge) 新的跨學科領域為(wei) ‘類器官智能’(OI)。一群頂尖科學家正聚集在一起開發這項技術，其將開啟一個(ge) 快速、強大和高效的生物計算新時代。”

　　大腦類器官為(wei) 什麽(me) 是更好的計算機？

　　大腦類器官是一種誕生於(yu) 實驗室的細胞培養(yang) 物。它不是“迷你大腦”，但它可“共享”大腦功能和結構的關(guan) 鍵方麵，例如神經元和其他腦細胞。此外，雖然大多數細胞培養(yang) 物是扁平的，但類器官卻具有三維結構，這使培養(yang) 物的細胞密度增加了一倍，也意味著神經元可形成更多的連接。

　　但人們(men) 依然會(hui) 問：當前的計算機不是比大腦更聰明、更快嗎？

　　哈通解釋說，雖然矽基計算機在數字方麵肯定更好，但大腦更擅長學習(xi) ，而且更節能。例如，訓練著名AI“阿爾法狗”所花費的能量，超過維持一個(ge) 活躍的成年人10年所需的能量。

　　“大腦還具有驚人的存儲(chu) 信息的能力。”哈通補充道，“我們(men) 正在達到矽計算機的物理極限，因為(wei) 人類不能再將更多的晶體(ti) 管封裝到一個(ge) 微小的芯片中了。但是大腦的連接完全不同，它有大約100億(yi) 個(ge) 神經元通過超千個(ge) 點連接起來。與(yu) 目前的技術相比，這是一個(ge) 巨大的功率差異。”

　　OI生物計算機什麽(me) 樣？

　　根據哈通的說法，目前的大腦類器官需要擴大規模。“它們(men) 太小了，每個(ge) 包含大約50000個(ge) 細胞。對於(yu) OI，我們(men) 需要將這個(ge) 數字增加到10萬(wan) 。”

　　與(yu) 此同時，研究人員還在開發與(yu) 類器官通信的技術。即向它們(men) 發送信息並讀出它們(men) 在“想什麽(me) ”。這需要采用生物工程和機器學習(xi) ，以及設計新的刺激和記錄設備。

　　哈通團隊還開發了一種腦機接口設備，在去年8月發表的一篇論文中，這是一個(ge) 柔性外殼，密密麻麻地覆蓋著微小的電極，既可從(cong) 類器官中接收信號，也可向其傳(chuan) 輸信號。

　　按科學家設想，最終OI將整合廣泛的刺激和記錄工具。它們(men) 將類器官網絡連接、激活、協調，從(cong) 而實現更複雜的計算。

　　OI可助神經係統疾病防治

　　OI還將超越計算，進入醫學領域。由於(yu) 諾貝爾獎獲得者約翰·戈登和山中伸彌開發的突破性技術，大腦類器官可從(cong) 成人組織中產(chan) 生。這意味著科學家可從(cong) 患有神經疾病(如阿爾茨海默病)的患者的皮膚樣本中開發個(ge) 性化的大腦類器官。以此進行多項測試，調查遺傳(chuan) 因素、藥物和毒素如何影響這些條件。

　　哈通舉(ju) 例稱，科學家從(cong) 此可比較健康人和阿爾茨海默病患者的類器官的記憶形成，並嚐試修複缺陷。

　　建立“嵌入式倫(lun) 理”方法

　　創造能夠學習(xi) 、記憶並與(yu) 環境互動的人腦類器官的同時，必然麵臨(lin) 複雜的倫(lun) 理問題。它們(men) 能否發展意識？它們(men) 會(hui) 經曆痛苦嗎？科學界對由細胞製成的大腦類器官擁有怎樣的權利？

　　研究人員敏銳地意識到這些問題。哈通表示，要以合乎道德和對社會(hui) 負責的方式發展OI，出於(yu) 這個(ge) 原因，從(cong) 一開始他們(men) 就與(yu) 倫(lun) 理學家合作，建立了“嵌入式倫(lun) 理”方法。隨著研究的發展，所有倫(lun) 理問題都將由科學家、倫(lun) 理學家和公眾(zhong) 組成的團隊不斷進行評估。

　　離第一個(ge) OI還有多遠？

　　盡管OI仍處於(yu) 起步階段，但科學家最近發表的一項研究已提供了概念證明。研究顯示，正常的、扁平的腦細胞培養(yang) 物可以學會(hui) 玩電子乒乓遊戲。

　　哈通對此總結道，研究團隊已經在用大腦類器官進行測試，用類器官複製這個(ge) 實驗已經滿足了OI的基本定義(yi) 。從(cong) 現在開始，隻需建立社區、工具和技術，人類即可實現OI的全部潛力。（科技日報）