Istraživači Sveučilišta Indiana u Bloomingtonu stvorili su Brainoware, sićušnog kiborga tako što su uzgojili mali "mozak" u tanjuru i povezali ga s elektroničkim hardverom. Ovaj spoj računalnog i moždanog tkiva, predstavljen u časopisu Nature Electronics, navodno može prepoznati govor i izvesti složene matematičke jednadžbe.

Neuromorfni računalni sustavi

Potražnja za računalnom snagom naglo je porasla posljednjih godina, a umjetna inteligencija — strojno učenje i modeli umjetnih neuronskih mreža — ključni su pokretači. Međutim, kako ovi modeli postaju sve sofisticiraniji, energetska učinkovitost i performanse temeljnog računalnog hardvera na kojem se pokreću teško drže korak. Kao odgovor na to, istraživači razvijaju neuromorfne računalne sustave inspirirane strukturom i funkcijom ljudskog mozga, dizajnirane za učinkovitije pokretanje ovih modela.

Moždani organoidi su trodimenzionalni agregati umjetno uzgojeni iz ljudskih pluripotentnih matičnih stanica; one razvijaju tkiva slična mozgu koja mogu replicirati određene aspekte strukture i funkcije mozga u razvoju. Istraživači su razvili hibridni neuromorfni računalni sustav koji je dijelom tradicionalni računalni hardver, a dijelom moždani organoid. 

Organoid je karakteriziran različitim identitetima moždanih stanica, uključujući rani stadij i zrele neurone te rani razvoj struktura sličnih mozgu za formiranje, funkciju i održavanje neuronskih mreža. On prima ulaze putem električne stimulacije i šalje izlaze putem neuronske aktivnosti. 

Reservoir computing

Kako bi Brainoware istraživači su ugradili organoid u vrstu umjetne neuronske mreže poznate kao reservoir computing, gdje je služio kao dinamički fizički sloj rezervoara koji može uhvatiti i zapamtiti informacije na temelju niza ulaza. Uobičajeni računalni hardver korišten je za ulazne i izlazne slojeve, pri čemu je izlazni sloj osposobljen za čitanje sloja ležišta i izradu predviđanja ili klasifikacija iz izvornih ulaznih podataka.

Hibridni računalni sustav prepoznaje govor, a nakon obuke dosegao točnost od približno 78%. Sustav je također korišten i za predviđanje Hénonove karte, nelinearnog dinamičkog sustava u matematici. U usporedbi s umjetnim neuronskim mrežama dugog kratkoročnog pamćenja (long short-term memory) Brainoware je pokazao nešto nižu točnost pri korištenju istog skupa podataka, ali je i bio treniran puno kraće vrijeme.

Stvaranje temelja

Dakako, još uvijek postoje značajna ograničenja, uključujući pitanje održavanja organoida živim i zdravim te razine potrošnje energije periferne opreme. No, imajući na umu etička razmatranja, Brainoware ima implikacije ne samo za računalstvo, već i za razumijevanje misterija ljudskog mozga.

"Mogu proći desetljeća prije nego što se mogu stvoriti opći bioračunalni sustavi, ali ovo će istraživanje vjerojatno stvoriti temeljne uvide u mehanizme učenja, neuralni razvoj i kognitivne implikacije neurodegenerativnih bolesti", komentiraju nezavisni stručnjaci koji nisu bili uključeni u istraživanje. "Također bi moglo pomoći u razvoju predkliničkih modela kognitivnog oštećenja za testiranje novih terapeutika."