Υβρίδιο ανθρώπινου ιστού- μηχανής: Εγκέφαλος- cyborg κάνει μαθηματικούς υπολογισμούς και «ακούει»

15:13 12/12/2023 - Πηγή: Huffington Post Greece

Ένα υβριδικό σύστημα υπολογιστή που αποτελείται από ηλεκτρονικό εξοπλισμό και ένα οργανοειδές εγκεφάλου (ανθρώπινο ιστό) και είναι ικανό για εργασίες όπως η αναγνώριση φωνής και η πρόβλεψη μη γραμμικών εξισώσεων ανέπτυξαν ερευνητές στις ΗΠΑ και παρουσίασαν στο Nature Electronics.

Το συγκεκριμένο σύστημα, που αξίζει πλήρως τον χαρακτηρισμό του «cyborg» (υβρίδιο

ανθρώπινου ιστού και μηχανής) υποδεικνύει πως ένα από τα παλαιότερα «όνειρα» (ή «εφιάλτες», ανάλογα την οπτική) της επιστημονικής φαντασίας πλησιάζει όλο και περισσότερο στο να γίνει πραγματικότητα, συμβάλλοντας, μεταξύ άλλων, στο να ξεπεραστούν κάποιοι από τους περιορισμούς των σημερινών υπολογιστών, δεδομένης της αύξησης των απαιτήσεων για υπολογιστική ισχύ τα τελευταία χρόνια, ειδικά με την άνοδο της Τεχνητής Νοημοσύνης (ΑΙ). Όσο εξελίσσονται τα συστήματα τέτοιου είδους, τόσο μεγαλύτερες γίνονται οι απαιτήσεις για ενέργεια και επιδόσεις. Ως απάντηση, αναπτύσσονται νευρομορφικά υπολογιστικά συστήματα, τα οποία εμπνέονται από τη δομή και τη λειτουργία του ανθρώπινου εγκεφάλου.

Τα οργανοειδή εγκεφάλου καλλιεργούνται τεχνητά από ανθρώπινα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα και αναπτύσσουν ιστό σαν του ανθρώπινου εγκεφάλου, ο οποίος μπορεί να μιμείται πλευρές της δομής και των λειτουργιών του. Ο Φενγκ Γκούο, ερευνητής του Indiana University Bloomington, και συνάδελφοί του ανέπτυξαν ένα υβριδικό νευρομορφικό σύστημα που εν μέρει «παραδοσιακό» hardware υπολογιστή και εν μέρει οργανοειδές εγκεφάλου.

Το οργανοειδές χαρακτηρίζεται από διαφορετικές «ταυτότητες» εγκεφαλικών κυττάρων, περιλαμβανομένων πρώιμων και ώριμων νευρώνων, και την πρώιμη ανάπτυξη δομών σαν του εγκεφάλου για τον σχηματισμό, τη λειτουργία και τη συντήρηση των νευρωνικών δικτύων. Το οργανοειδές λαμβάνει πληροφορία μέσω ηλεκτρικής διέγερσης και στέλνει σήματα μέσω νευρωνικής δραστηριότητας.

Οι ερευνητές ενσωμάτωσαν το οργανοειδές σε ένα είδος τεχνητού νευρωνικού δικτύου γνωστού ως reservoir computing, όπου λειτούργησε ως «στρώμα» που μπορούσε να πιάνει και να «θυμάται» πληροφορίες. Για τα «στρώματα» input και output χρησιμοποιήθηκε συμβατικός εξοπλισμός υπολογιστών, με το στρώμα output να εκπαιδεύεται έτσι ώστε να «διαβάζει» το στρώμα «reservoir» και να κάνει προβλέψεις ή καταχωρήσεις με βάση τα αρχικά δεδομένα input.

Οι ερευνητές έδειξαν πως το σύστημά τους μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για σκοπούς αναγνώρισης φωνής, καθώς ήταν σε θέση να αναγνωρίζει ένα συγκεκριμένο άτομο που μιλούσε ιαπωνικά ανάμεσα σε οκτώ, μέσω της χρήσης 240 ηχητικών. Το σύστημα βελτιώθηκε, με την ακρίβειά του να φτάνει το 78%. Ακόμη, χρησιμοποιήθηκε για να προβλέπει έναν Hénon χάρτη (ένα μη γραμμικό δυναμικό σύστημα στα μαθηματικά).

Σύμφωνα με τους ερευνητές, το οργανοειδές εγκεφάλου αποτελεί μόνο ένα τμήμα του συστήματος και θα επιδειχθούν στο μέλλον πιο πολύπλοκα συστήματα τεχνητών νευρώνων.