类器官智能——由人脑细胞驱动的革命性计算机

科学家们几乎已经准备好揭开一条推动计算进步的革命性道路。它被称为“类器官智能”（OI），实验室培养的大脑类器官将充当生物硬件。

人工智能 se že dolgo zgleduje po človeških možganih. Ta pristop se je izkazal za zelo uspešnega. AI se ponaša z impresivnimi dosežki – od diagnosticiranja zdravstvenih stanj do pisanja poezije. Kljub temu izvirni model še vedno v mnogih pogledih prekaša stroje. Zato lahko na primer »dokažemo svojo človečnost« s trivialnimi slikovnimi testi na spletu. Znanstveniki pa so namesto poskušanja simuliranja človeških možganov, prešli kar neposredno do vira.

许多学科正在致力于创造革命性的生物计算机，其中脑细胞的 3D 培养物（称为脑类器官）充当生物硬件。他们在《科学前沿》杂志上发表了实现这一愿景的计划。

»To novo interdisciplinarno področje imenujemo ‘organoidna inteligenca’ (OI),« je dejal profesor Thomas Hartung z Univerze Johns Hopkins. »Skupnost vrhunskih znanstvenikov se je zbrala, da bi razvili to tehnologijo, za katero verjamemo, da bo začela novo dobo hitrega, zmogljivega in učinkovitega bioračunalništva.«

什么是大脑类器官？为什么它们能成为如此优秀的计算机？

脑类器官是一种特殊类型的实验室培养细胞。尽管大脑类器官不被归类为“迷你大脑”，但它们确实具有大脑功能和结构的关键方面，例如对于学习和记忆的认知功能至关重要的神经元和其他脑细胞。为什么它们如此特别？大多数细胞培养物具有扁平结构，但类器官是三维的，这使细胞密度增加了 1000 倍。结果，神经元可以形成更多的连接。

但即使大脑类器官能够很好地模仿大脑，为什么它们会成为好的计算机呢？毕竟，计算机不是比大脑更聪明、更快吗？

»Medtem ko so računalniki na osnovi silicija zagotovo boljši pri številkah, so možgani boljši pri učenju,” je pojasnil Hartung. »Na primer, AlphaGo [AI, ki je leta 2017 premagal prvega igralca igre Go na svetu] je bil usposobljen na podlagi podatkov iz 160.000 iger. Človek bi moral igrati pet ur na dan več kot 175 let, da bi odigral enako število iger.«

Možgani niso samo boljši učenci, so tudi energetsko učinkovitejši. Na primer, količina energije, porabljene za usposabljanje AlphaGo, je večja od tiste, ki je potrebna za “vzdrževanje” aktivne odrasle osebe celo desetletje.

Hartung 补充道：“大脑还具有令人难以置信的信息存储能力，估计可达 2,500 TB。” “我们正在达到硅计算机的物理极限，因为我们无法将更多的晶体管封装到一个小芯片中。但大脑的构造完全不同。它拥有约 1000 亿个神经元，通过超过 1015 个连接点连接。与我们当前的技术相比，这在功率上存在巨大差异。”

类器官智能生物计算机会是什么样子？

哈通认为，当前的大脑类器官如果要发挥类器官智能的作用，就需要扩大。 “它们太小了，每个包含大约 50,000 个细胞。我们应该将 OI 的这个数字增加到 1000 万，”他解释道。

与此同时，研究人员正在开发与类器官通信的技术。简而言之，他们正在开发发送信息和读取数据的技术，从中他们可以得知类器官正在“思考”什么。他们将利用不同科学学科的工具互相帮助，并根据自己的目的进行调整，例如生物工程和机器学习。这将使他们能够开发新的刺激和记录设备。

“我们开发了一种设备，可以充当大脑和计算机之间的接口。这是一种类器官脑电图帽，我们在去年八月发表的一篇文章中介绍了它。它是一个灵活的外壳，上面密布着微小的电极，可以从类器官接收信号并将其传输给它，”哈通说。

研究人员团队预计 OI 最终会整合多种刺激和记录工具。这些将协调互连类器官网络中的相互作用，从而执行更复杂的计算任务。

类器官智能可以帮助预防和治疗神经系统疾病

Potencial organoidne inteligence sega dlje od samega računalništva. Zdravstvo je področje, ki bi lahko imelo največ od nove tehnologije. Nobelova nagrajenca John Gurdon in Shinya Yamanaka sta razvila prebojno tehniko, s katero je izvedljivo možganske organoide izdelati iz tkiva odraslega človeka. To pomeni, da lahko znanstveniki razvijejo prilagojene možganske organoide iz kožnih vzorcev pacientov z nevralnimi motnjami, kot je Alzheimerjeva bolezen. Nato lahko testirajo, kako genetski dejavniki, zdravila in toksini vplivajo na nevrološka obolenja.

“神经系统疾病的认知方面也可以通过成骨不全症来研究，”哈通说。 “例如，我们可以比较从健康人和阿尔茨海默氏症患者获得的类器官的记忆形成，并尝试纠正相对缺陷。 OI 还可用于测试某些物质（例如杀虫剂）是否会导致记忆或学习问题。”

伦理和道德原则

创造能够学习、记忆并与环境互动的人脑类器官引发了复杂的伦理问题。例如，我们能否发展出基本形式的意识？他们能感到疼痛或痛苦吗？人们对用自己的细胞制成的大脑类器官有什么权利？

Raziskovalci se zelo dobro zavedajo, da njihovo delo poraja številna etična vprašanja. »Ključni del naše vizije je razvoj OI na etičen in družbeno odgovoren način,« je dejal Hartung. »Zaradi tega smo že od samega začetka sodelovali z etiki, da bi vzpostavili pristop ‘vgrajene etike’. Vsa etična vprašanja bodo nenehno ocenjevale ekipe, sestavljene iz znanstvenikov, etikov in javnosti.«

我们离第一个类器官智能还有多远？

OI 仍处于起步阶段。研究员 Dr. 最近发表的一项研究但 Cortical Labs 的 Brett Kagan 证明了这个概念是有效的。他的团队证明，正常的扁平细胞培养物可以学会玩乒乓球游戏。

“他的团队已经在用大脑类器官进行测试，”哈通证实。 “我想说，用类器官重复这个实验已经满足了成骨不全的基本定义。从这里开始，只需建立社区、工具和技术来实现类器官智能的全部潜力。”