Wetenschappers hebben een manier gevonden om levende menselijke hersencellen te integreren in computersystemen, waardoor de “A” in AI mogelijk overbodig wordt.
In een vandaag officieel gepubliceerd artikel in het tijdschrift Nature Electronics wordt het werk beschreven van wetenschappers van de Indiana University Bloomington. Ze leggen een nieuw systeem uit dat “Brainoware” wordt genoemd en dat naar hun zeggen menselijke hersenorganoïden gebruikt om geavanceerde AI-taken uit te voeren. Deze organoïden – kunstmatig gekweekte massa’s cellen of weefsel die lijken op een orgaan – worden momenteel gemonteerd op een multi-elektrode array met hoge dichtheid en zijn vandaag de dag vrij primitief. Onderzoekers hopen echter dat hun gebruik de weg vrijmaakt voor biocomputers die dezelfde taken kunnen uitvoeren als computers, maar met een minimaal energieverbruik.
“Een menselijk brein verbruikt normaal gesproken ongeveer 20 watt, terwijl de huidige AI-hardware ongeveer 8 miljoen watt verbruikt om een vergelijkbaar ANN (kunstmatig neuraal netwerk) aan te sturen,” stelt het onderzoeksartikel. “Brainoware zou aanvullende inzichten kunnen bieden voor AI-computing omdat hersenorganoïden BNN’s (biologische neurale netwerken) kunnen voorzien van complexiteit, connectiviteit, neuroplasticiteit en neurogenese, evenals een laag energieverbruik en snel leren.
Introductie van “Brainoware”: miniatuur hersenachtige structuren gemaakt van menselijke cellen, bekend als hersenorganoïden, die worden gebruikt als levende AI’s om taken uit te voeren zoals het oplossen van complexe vergelijkingen 1/8https://t.co/nuCNOWNf3j
– Michael Le Page (@mjflepage.bsky.social) (@mjflepage) Maart 14, 2023
“Menselijke hersenen gebruiken veel minder energie en leren veel sneller, dus sommige onderzoekers zien biocomputing als de weg vooruit,” schreef Michael Le Page in maart op Twitter, maar merkte op dat het tot het uiterste drijven lastige vragen kan oproepen.
Le Page citeerde ontwikkelingsneurobioloog Madeline Lancaster uit Cambridge, die zei: “Of ze hiermee een ethische grens overschrijden is iets wat we zeker willen vermijden, en de wetenschappelijke en ethische gemeenschap komt samen om te bepalen waar die grens ligt.”
Brainoware verstuurt en ontvangt informatie van de hersenorganoïde via “adaptieve reservoircomputatie”. Deze methode maakt leren zonder toezicht van trainingsgegevens mogelijk, waardoor de functionele connectiviteit van de organioïde nog steeds vorm kan krijgen. Het praktische potentieel van het systeem werd aangetoond met taken als spraakherkenning, waarbij het na training steeds nauwkeuriger de stemmen van individuele sprekers onderscheidde.
De organoïden werden bijvoorbeeld getraind om de stem van één individu te identificeren in een set van 240 audioclips van acht mensen die Japanse klinkers uitspraken. Na de training konden de organoïden de taak met meer dan 70% nauwkeurigheid uitvoeren.
De wetenschap is echter nog ver verwijderd van het bouwen van levende robots. De organoïden konden alleen een spreker identificeren, niet de spraak begrijpen, wat betekent dat er een zeer lange en kronkelige weg is voordat de technologie een praktisch nut heeft in de geneeskunde of techniek.
Titouan Parcollet van de Universiteit van Cambridge vertelde het tijdschrift New Scientist dat het potentieel van biocomputing enorm is, maar gaf toe dat “de huidige deep-learning modellen eigenlijk veel beter zijn dan welke hersenen dan ook voor specifieke en gerichte taken”.
De onderzoekers waarschuwden ook dat hun “huidige organoïden nog steeds lijden onder een hoge heterogeniteit, lage generatiedoorvoer, necrose/hypoxie en verschillende levensvatbaarheid”, waardoor ze op dit moment niet levensvatbaar zijn voor iets anders dan onderzoeksdoeleinden.
Parallel aan de ontwikkeling van Brainoware is AI op creatieve wijze toegepast in gebieden als de gezondheidszorg, met innovaties die helpen de mobiliteit van quadriplegische patiënten te herstellen en AI-modellen die gedachten kunnen lezen. Alles bij elkaar benadrukken deze ontwikkelingen de veelzijdige en transformerende aard van AI-technologieën.
