2023-03-10
人工智能技术方兴未艾，研究人员已着手探索更具潜力的类器官智能技术（OI）。其中一个前景是以人脑细胞驱动的生物计算机，这听起来像科幻小说，但或许距离我们并不遥远，有望重塑现代计算机的未来并开辟全新研究领域。
据美国有线电视新闻网2日报道，美国约翰斯·霍普金斯大学研究人员以实验室培养出的类脑器官为基础，进行类器官智能技术研究。他们在最新出版的学术期刊《科学前沿》撰文介绍了研究构想和进展。
笔尖大的类脑结构
约翰斯·霍普金斯大学研究人员自2012年尝试培养类脑器官。他们从人体皮肤组织提取细胞，将其改造成类似胚胎干细胞的结构，用于培养类脑器官。类脑器官只有笔尖大小，每个含约5万个细胞，相当于一只果蝇神经系统的细胞数量。由于具备神经元，类脑器官有可能具备学习和记忆等基本功能。
在约翰斯·霍普金斯大学发表的声明中，主要研究人员托马斯·哈通说，借助类脑器官展开研究，可以避免用人脑做研究所面临的不少伦理问题，为研究人脑工作机制打开新局面。
哈通和自己的同事构想，以类脑器官为“硬件”，有望开发出比超级计算机更节能的“生物计算机”。哈通认为，虽然当代技术革命由计算机和人工智能技术驱动，但其发展已“接近天花板”。
人脑和电脑哪个更强
计算机问世以来，人脑和电脑哪个更强大的问题随之出现。
就快速大量处理数据的能力而言，计算机似乎远远超过人脑。以AlphaGo为例，这款人工智能围棋软件“轻松学过”16万个棋局，而一个人即使每天学习5个小时也要175年才能完成同等的训练量。
然而，一旦涉及复杂的逻辑问题，例如分辨猫和狗，人脑则轻易胜出。就能源利用效率而言，人脑表现也更为优异。
美国能源部下属橡树岭国家实验室开发的超级计算机“前沿”造价6亿美元，重3629公斤，每个机柜重量相当于两辆皮卡。哈通说，这台计算机的运算能力直到去年6月才首次超过单个人的大脑运算能力，但所耗能量是人脑所需的100万倍。由此可见，“现代计算机还是没法跟人脑相比”。
人脑储存信息的能力超强，估计能储存2500万亿字节信息。与此同时，计算机的储存能力已接近极限，现有技术很难在微小的芯片上再增加更多晶体管。
研究刚起步
研究人员因此寄希望于生物计算机和类器官智能技术。哈通将类器官智能技术定义为，“在实验室培养的类人脑模型内再现学习、感觉处理等认知功能”。
他说，对于发展类器官智能技术而言，目前所能培养出的类脑器官“太小了”，每个大小只及人脑的300万分之一，记忆储存量仅8亿字节。另外，类器官智能需要至少1000万个细胞，而目前每个类脑器官只有5万个细胞。
研究人员还得想招数：如何向类脑器官输入信息，以及如何从类脑器官读取信息？目前，他们开发了一种脑机界面装置，好似一顶戴在类脑器官上的“脑电图帽”。这是一层易弯曲的外壳，上面布满微小电极，既可以接收类脑器官发出的信号，也可以向它输送信号。
研究人员还计划将生物工程学、机器学习能力和其他创新技术应用到类器官智能技术研究中。
类器官研究近20年来渐成规模，一些研究人员在实验室培养出模拟肾脏、肺等人体器官功能的小型类器官，主要用于研究试验，减少人体和动物试验。类器官智能技术研究则刚刚起步。哈通预计，要想使类器官智能技术达到与老鼠脑力相当的水平，仍需要数十年时间。
（瞭新社）
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