Первый в мире «биокомпьютер», объединяющий нейроны человеческого мозга с технологиями на основе кремния для создания гибридных нейронных сетей, запущен в массовое производство. Это событие знаменует собой начало новой эпохи в развитии технологий искусственного интеллекта. CL1, разработка австралийской компании Cortical Labs, представляет собой принципиально новый тип вычислительного интеллекта — более гибкий, устойчивый и энергоэффективный по сравнению с современными ИИ-системами. Его потенциал начнет раскрываться уже в ближайшие месяцы, когда технология станет доступна пользователям.
Технология получила название Синтетический биологический интеллект (SBI). CL1 от Cortical Labs был официально представлен в Барселоне 2 марта 2025 года и уже позиционируется как революционное решение для научных исследований и медицины. Нейронные сети, созданные из живых человеческих клеток на кремниевой основе, представляют собой своего рода постоянно эволюционирующий органический компьютер. По словам разработчиков, система обучается так быстро и эффективно, что значительно превосходит традиционные кремниевые чипы, используемые для обучения языковым моделям, таким как ChatGPT.
«Сегодняшний день стал вершиной почти шестилетней работы, которая вдохновляла команду Cortical Labs с самого начала пути», — отметил основатель и генеральный директор компании доктор Хон Венг Чонг. «За последние годы мы достигли нескольких ключевых прорывов. В частности, в ходе исследования, опубликованного в журнале Neuron, нам удалось поместить клеточные культуры в виртуальную игровую среду, где они подвергались электрофизиологической стимуляции и записи данных для имитации классической аркадной игры Pong. Тем не менее, наша главная цель всегда заключалась в том, чтобы сделать эту технологию доступной для широкого круга исследователей, избавив их от необходимости в специализированном оборудовании и сложном программном обеспечении. CL1 — это воплощение этой миссии.»
Он также подчеркнул, что, несмотря на революционность этого шага, истинный потенциал системы SBI раскроется лишь тогда, когда она окажется в руках пользователей. Именно их работа и эксперименты помогут полностью реализовать возможности этой технологии.
Мы представляем концепцию «Wetware-как-сервис» (WaaS),» — продолжил он. — Пользователи смогут либо приобрести биокомпьютер CL-1, либо арендовать доступ к его чипам, работая с технологией культивируемых клеток дистанционно через облачные сервисы. «Эта платформа откроет двери миллионам исследователей, новаторов и мыслителей по всему миру, дав им возможность превратить потенциал CL1 в реальные, ощутимые результаты. Мы обеспечим их не только технологической базой, но и всесторонней поддержкой для проведения исследований, разработок и совершения новых научных прорывов.
Эти инновационные биокомпьютеры, основанные на клетках мозга, способны совершить настоящую революцию в самых разных областях — от разработки лекарств и проведения клинических испытаний до создания «интеллектуальных» систем для роботов, которые можно будет неограниченно адаптировать под конкретные задачи. CL1, выход которого запланирован на вторую половину 2025 года, стал важнейшим достижением компании Cortical Labs. Как недавно убедился New Atlas во время визита в штаб-квартиру компании в Мельбурне, возможности этой технологии намного шире, чем просто обучение нейросетей играть в Pong.
Интерес мировой общественности к Cortical Labs возник после того, как в 2022 году команда создала самообучающийся «мозг» на чипе, объединив 800 000 нейронов человека и мыши. Этот эксперимент позволил научить сеть играть в видеоигру. Читатели New Atlas могли быть знакомы с ранними этапами работы компании благодаря материалам Лоза Блейна, который освещал первые шаги этой самонастраивающейся системы. Она демонстрировала уникальную способность создавать новые пути обработки информации, реагируя на внешние стимулы.
«Мы воспринимаем это как совершенно новую форму жизни, например, как животное или человека», — отметил в интервью Блейну в 2023 году главный научный сотрудник компании Бретт Каган. «Наш подход сочетает механику и инженерию с интеллектом. Мы используем биологические нейроны, но собираем их совершенно по-новому, чтобы создать что-то уникальное».
С тех пор Cortical Labs прошла долгий путь — как в технологическом развитии, так и в совершенствовании своих решений. Уже устаревшая платформа DishBrain, некогда привлекшая внимание всего мира, осталась позади. Теперь, с выходом CL1 на коммерческий рынок, исследователи смогут лично протестировать эту технологию и начать изучать её многочисленные практические применения.
Когда New Atlas встретился с Каганом и его командой в мельбурнской штаб-квартире Cortical Labs в конце прошлого года, незадолго до запуска CL1, стало очевидно, насколько далеко продвинулась биотехнология с момента создания DishBrain. CL1 отличается простым и надёжным оборудованием, усовершенствованными методами оптимизации «биологического программного обеспечения» — человеческих клеток — и значительными успехами в выращивании полноценной нейронной сети. Как пояснил Каган, это своего рода «минимально жизнеспособный мозг».
В 2022 году учёные представили, как индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), полученные как от грызунов, так и от человека, могут быть интегрированы в многоэлектродные массивы высокой плотности (HD-MEA) на базе технологии металл-оксид-полупроводник (CMOS). Эти системы позволяют проводить электрофизиологическую стимуляцию для создания автономных и высокоэффективных каналов передачи информации.
Для управления поведением клеток исследователям нужно было разработать механизм поощрения и наказания. Когда нейроны демонстрировали желаемое поведение, их «вознаграждали», а при ошибке — «наказывали». В экспериментах с DishBrain команда доказала, что предсказуемость играет ключевую роль: нейроны стремятся к связям, которые обеспечивают энергоэффективные и предсказуемые результаты, адаптируя свои сети для получения вознаграждения и избегая хаотичных, случайных сигналов.
Однако, как отметил Каган, это был лишь первый шаг.
«В новой версии используется совершенно иная технология, — пояснил он в интервью нам с Блейном. — Раньше мы применяли CMOS-чипы, которые обеспечивали считывание данных с высокой плотностью, но имели ряд ограничений. Например, они были непрозрачными, что не позволяло наблюдать за клетками напрямую. Кроме того, возникали сложности с управлением зарядом: при стимуляции CMOS-чип не мог сбалансировать или снять избыточный заряд. Это приводило к его накоплению в зонах длительного воздействия, что оказывалось токсичным для клеток».
«Новая технология гораздо проще, но именно благодаря этому она стала более стабильной и эффективной, — добавил Каган. — Теперь, подавая ток силой два микроампера, мы можем точно снять такой же заряд. Это позволяет поддерживать стабильность системы на протяжении значительно более длительного времени».
Внутри системы CL1 лабораторно выращенные нейроны размещаются на плоский массив электродов, который, как описал Каган, представляет собой «по сути, просто металл и стекло». На этом массиве 59 электродов формируют основу для более устойчивой и контролируемой нейронной сети, предоставляя пользователям возможность тонко управлять активацией клеток. Затем этот биологический «мозг», созданный с использованием технологии SBI, помещается в специальный блок жизнеобеспечения. Этот блок подключается к программному обеспечению, позволяя управлять системой в режиме реального времени.
«Система перфузионного контура выполняет функцию жизнеобеспечения клеток — она фильтрует продукты метаболизма, регулирует температуру, смешивает газы и обеспечивает постоянную циркуляцию питательных веществ», — объяснил Каган.
В своей лаборатории Cortical Labs создала уникальный серверный стек, состоящий из 30 отдельных устройств. Каждое устройство содержит клетки, размещённые на собственном массиве электродов. Это первый в мире стек биологических нейронных сетей такого рода, запуск которого запланирован на ближайшие месяцы.
Команда намерена развернуть четыре таких стека и предоставить доступ к ним через облачную платформу до конца года. Ожидается, что стоимость одного устройства составит около 35 000 долларов США. Для сравнения, аналогичные технологии на текущий момент оцениваются примерно в 80 000 евро (или почти 85 000 долларов США).
Одна стойка с устройствами CL1 потребляет всего 850–1000 Вт энергии, полностью программируется и оснащена «двунаправленным интерфейсом для стимуляции и считывания данных, предназначенным для нейронной коммуникации и обучения сетей», — говорится в пресс-релизе компании. Поразительно, но для работы CL1 не требуется внешний компьютер — всё необходимое уже интегрировано в устройство.
Сложные, динамично развивающиеся нейронные сети SBI, которые под микроскопом напоминают разветвляющиеся структуры, протянутые от одного электрода к другому, способны совершить настоящий переворот в сфере разработки лекарств и моделирования заболеваний.
«Наша цель — сделать эту технологию значительно доступнее с точки зрения стоимости. Мы планируем снизить её цену в долгосрочной перспективе, но это займёт время», — отметил Каган. «А пока мы обеспечиваем возможность удалённого доступа к системе из любой точки мира, прямо из дома».
«Таким образом, даже если у вас нет физического устройства, — добавил он, — вы всё равно сможете работать с ним, используя облачные технологии».
Во время экскурсии по лаборатории физического уровня изоляции (PC2), где сочетаются компьютерные технологии и традиционные биологические методы, Каган продемонстрировал под микроскопом ключевые образцы индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК). Эти клетки, выращенные в лаборатории из образцов крови, представляют собой своего рода «чистый холст», из которого можно получить различные типы клеток.
«Мы начинаем с них и применяем два разных подхода для их дифференциации», — объяснил учёный. «Первый метод заключается в использовании малых молекул, что называется протоколом онтогенетической дифференциации. Здесь мы пытаемся воссоздать молекулы, которые возникают в материнской утробе или на этапах формирования мозга у плода. Второй метод — это прямая дифференциация, при которой мы активируем определённые гены, ответственные за развитие нейронов».
Один из этих методов отличается быстротой и высокой степенью чистоты клеток, однако имеет существенный недостаток: он не полностью воспроизводит сложность человеческого мозга.
«Мозг — это не орган с высокой степенью очистки. Он состоит из множества различных типов клеток и связей», — подчеркнул Каган. «Если у вас есть только один тип клеток, то, хотя вы и получите эти клетки, у вас не будет полноценной модели мозга».
Второй метод, известный как «подход с использованием малых молекул», позволяет получить разнообразные популяции клеток. Однако часто остаётся неясным, с какими именно типами клеток приходится работать. Это понимание имеет ключевое значение для реализации амбициозной цели Cortical Labs — создания минимально жизнеспособного мозга (MVB). Хотя запуск CL1 стал первым шагом, команда активно работает над следующим этапом развития технологии SBI.
«Мы можем классифицировать основные типы клеток, но всегда существует множество субтипов, — пояснил Каган. — Это хорошо, как мы выяснили, но нам хотелось бы достичь полного контроля над прямой дифференцировкой. Пока мы ещё не решили фундаментальный вопрос: что такое «минимально жизнеспособный мозг?»
Концепция MVB вызывает большой интерес: как с помощью биоинженерии создать «мозг», напоминающий человеческий, используя минимальное количество избыточных клеточных дифференциаций, но сохраняя сложность, недоступную для нейронных сетей, состоящих из однородных типов клеток? Такой инструмент мог бы стать мощной моделью, позволяющей проводить исследования с беспрецедентной точностью и детализацией, недостижимой при работе с реальным мозгом.
«По сути, это будут ключевые биологические компоненты, которые позволят системе обрабатывать информацию динамично и адаптивно, в соответствии с базовыми принципами работы мозга, — объяснил Каган. — Один нейрон способен на многое, и хотя он может демонстрировать определённую степень динамического поведения, он не способен, например, ориентироваться в окружающей среде. Самые маленькие известные нам функционирующие мозги принадлежат C. elegans — червям, у которых насчитывается 301 или 302 нейрона, в зависимости от источника. Но каждый из этих нейронов чрезвычайно специфичен».
«И ещё один вопрос: можно ли считать мозг C. elegans минимально жизнеспособным? Нужны ли все эти нейроны, или можно обойтись, например, 30 нейронами, соединёнными особым образом?» — продолжил он. (Речь идёт, конечно же, о нематоде Caenorhabditis elegans, популярной модели для научных исследований.) «Если это так, то можно ли создать более сложную сеть из 100 000 таких групп по 30 нейронов? Мы пока не знаем ответов на эти вопросы, но благодаря этой технологии мы сможем их найти.
«По мере прогресса мы начинаем добавлять в культуру всё больше типов клеток, но нас сдерживают доступные инструменты, — отметил он. — Устройство CL1 просто не существовало, пока мы его не разработали. И чтобы ответить на вопросы вроде «Каков минимально жизнеспособный мозг?», нужны именно такие инструменты. Если у вас есть 120 таких устройств, вы можете проводить хорошо контролируемые эксперименты, чтобы понять, что именно порождает интеллект. Вы можете анализировать данные на транскриптомном и генетическом уровнях, чтобы выяснить, какие гены и белки действительно влияют на способность одних клеток обучаться, а других — нет. Когда у вас будут все эти данные, вы сможете сразу приступить к разработке лекарств и моделированию заболеваний».
Это особенно важно для исследований, направленных на поиск более эффективных методов лечения таких заболеваний, как эпилепсия, болезнь Альцгеймера и другие расстройства, связанные с мозгом. Ожидается, что система CL1 станет мощным инструментом для продвижения исследований в области патологий и терапевтических подходов.
«Подавляющее большинство лекарств от неврологических и психических заболеваний, которые проходят клинические испытания, терпят неудачу, — объяснил Каган. — Это связано с тем, что мозг — чрезвычайно сложная система с множеством нюансов, которые невозможно увидеть при использовании традиционных методов тестирования. Однако с помощью наших инструментов эти нюансы становятся заметными. Мы надеемся, что сможем значительно сократить количество испытаний на животных. Хотя такие тесты пока необходимы, во многих случаях их можно заменить, что будет иметь огромное значение с этической точки зрения».
Этика использования данной технологии стоит на первом месте в работе Cortical Labs. Прорывная статья, опубликованная командой в 2022 году, вызвала активные дискуссии, особенно в контексте «сознания» и «разумности». Тем не менее, для обеспечения этичного применения устройств CL1 и удалённого доступа через платформу WaaS предусмотрены строгие меры предосторожности.
«В зависимости от региона и сферы применения необходимо получать разрешения от различных регулирующих органов», — подчеркнула команда в своём заявлении о запуске. «К числу таких органов относятся агентства здравоохранения, комитеты по биоэтике и государственные структуры, контролирующие биотехнологии или медицинское оборудование. Строгое соблюдение этих нормативов критически важно для обеспечения ответственного и этичного использования технологий биологических вычислений».
Однако, будучи мировым лидером в этой амбициозной области, Cortical Labs осознаёт, что предсказать все возможные применения SBI так же сложно, как и в случае с быстрым развитием небиологического искусственного интеллекта. Кроме того, компания сталкивается с ещё одной серьёзной проблемой — финансированием. Внедрение CL1 как реальной, функциональной технологии может изменить подход инвесторов к её поддержке.
«Основная проблема, о которой я постоянно слышу от инвесторов, заключается в том, что мы не укладываемся ни в одну из существующих категорий, — отметил Каган, когда мы, сняв лабораторные халаты, шапочки и маски, перешли на диван в компьютерном зале наверху. — И это правда: мы не вписываемся. Наша технология находится на стыке множества дисциплин. Если взглянуть на ключевые приоритетные отрасли, то мы можем охватить всё: от биотехнологий до робототехники, медицины и многого другого. Мы не являемся полностью ни искусственным интеллектом, ни медициной — мы работаем и с тем, и с другим, но не принадлежим ни к одной из этих категорий. Из-за этого нас часто исключают из рассмотрения».
Таким образом, запуск физической системы CL1 и облачной платформы Cortical Cloud для удалённого использования технологии WaaS стал настоящим прорывом. Каган и его команда с большим интересом ожидают, какую пользу и какие инновации принесёт SBI, оказавшись в руках исследователей и разработчиков по всему миру.
«CL1 — это первый в мире коммерчески доступный биологический компьютер, специально созданный для оптимизации коммуникации и обработки информации с использованием нейронных клеточных культур», — подчеркнула команда. «Благодаря встроенной системе жизнеобеспечения, поддерживающей здоровье клеток, CL1 открывает огромные перспективы в медицине и технологических исследованиях».
«SBI принципиально отличается от традиционного искусственного интеллекта тем, что он более органичен, поскольку основан на том же биологическом материале — нейронах, которые лежат в основе интеллекта живых существ», — добавили представители Cortical Labs. «Используя нейроны как базовый элемент вычислений, SBI способен формировать системы, демонстрирующие более естественные и гибкие формы интеллекта, чем те, что создаются на основе кремниевых чипов в классических ИИ».
Я наткнулся на новость, от которой у меня буквально захватило дух. Представьте себе: австралийская компания Cortical Labs запустила первый в мире биологический компьютер CL1, который работает на настоящих человеческих нейронах. Да-да, вы не ослышались — живые клетки мозга теперь можно использовать как «процессор»! Это что, вообще реально?
CL1 — это не просто очередной гаджет или чип. Это полноценная революция. Он быстрее, умнее и энергоэффективнее любых существующих ИИ. А главное — обучается так же, как наш мозг. Через облачный сервис WaaS любой исследователь сможет получить доступ к этой технологии, даже не имея физического устройства. Это просто космос!
Меня особенно поразили перспективы. От разработки лекарств до создания «умных» роботов — возможности кажутся безграничными. Команда Cortical Labs говорит, что они только начинают понимать потенциал своей технологии. Например, попробуйте осмыслить: они пытаются создать минимально жизнеспособный мозг (MVB) — это уже звучит как сюжет из фильма про будущее. Но это происходит прямо сейчас!
Конечно, есть вопросы этики, безопасности и финансирования. Но знаете что? Я просто в шоке от того, как быстро продвигаются технологии. Ещё вчера мы говорили об искусственном интеллекте, а сегодня — о биологическом. Это будто шаг в совершенно новую эру.
Серьёзно, это ли не самое крутое, что вы слышали за последнее время? Будущее уже здесь, и оно выглядит просто невероятно.
ссылка на оригинал статьи https://habr.com/ru/articles/891020/
Добавить комментарий