墨尔本初创公司推出由人类脑细胞制成的“生物计算机”

快速阅读: 据《ABC 在线》最新报道，在墨尔本，初创公司赛科尔塔实验室研发的CL1生物计算机，利用数十万人工培育的神经元，可在“湿件即服务”云系统中远程操作。CL1在能耗和学习速度方面优于传统AI，适用于疾病建模和药物测试。尽管该技术前景广阔，但科学家对其应用范围和伦理问题仍持谨慎态度，尤其是关于意识和人类能力的模拟。

去年年末的一个温暖日子里，在墨尔本，数十万活的人类脑细胞被置于布伦瑞克的一个桌上的盒子中。虽然这些神经元肉眼看不见，但初创公司赛科尔塔实验室的首席科学官布雷特·凯根指着一个显示类似心电图尖峰的大屏幕。今天，凯根博士和他的团队在巴塞罗那的一个国际科技会议上推出了这款名为CL1的产品，向公司承诺提供“首款商业化生物计算机”。CL1可以在他们称作“湿件即服务”的云系统中远程使用。这个装满由实验室制造的介于蚂蚁和蟑螂大脑大小之间的数十万神经元的设备已经准备就绪，可以学习了。但是即使是凯根博士也无法想象人类神经元可能会被分配什么任务。他很兴奋地看到其他研究人员和技术公司可能会想到的应用。“有如此多的可能性，”他说。这家墨尔本初创公司已经取得了一些成功，曾在2022年教会了神经元在培养皿中玩乒乓球。凯根博士对CL1可能被用于的方式感到非常兴奋，比如“疾病建模或药物测试”。但他们的最终目标是将这些微小的神经元集合体用作一种生物人工智能。

然而，其他科学家表示，尽管像CL1这样的系统可能是有用的，而且团队正在做的事情也很有趣，但这项技术仍有局限性。什么是“生物人工智能”？CL1背后的构想是，既然像谷歌和OpenAI这样的公司试图创建一种像人脑一样工作的AI，为什么不使用神经元这样的部件来实现同样的目标呢？“唯一具有‘通用智能’的是生物大脑，”凯根博士说。像CL1这样的神经元系统与ChatGPT或DALL-E这样的AI不同。即使凯根博士也有更小的期望。“我们不是要取代当前AI方法做得好的东西，”他说。但神经元在某些情况下确实有用，例如在医学研究中，因为它们有一些固有的工作方式。首先，是能耗。当前一代传统AI模型需要巨大的能量才能产生结果。而CL1仅使用几瓦的能量。其次，根据凯根博士的说法，是大脑学习的速度。“人类、老鼠、猫和鸟类能做而AI不能做的是从少量数据中推断并做出复杂决策，”他说。

如何“培养皿大脑”学会打乒乓球

CL1并不比鞋盒大多少。大部分是用来容纳和保持神经元存活的。神经元很挑剔，需要在最佳条件下保持，包括清除废物、提供营养和防止微生物侵入。但最重要的部分是芯片——一个带有数十万个人类神经元的小硅片装置，这些神经元附着在芯片上并且彼此相连。这种芯片生长的神经元集群可以“学习”简单信息。这些神经元是在实验室里通过将血液细胞转化为干细胞，再转化为神经元制成的。“它们是由志愿者提供的一小部分血液中的诱导干细胞生成的，”凯根博士说。“就像医生进行常规检查时可能需要的那样。”

神经元可以通过芯片提供的少量随机或模式化信息“学习”。错误的回答会收到随机信息，而正确的回答则会收到模式化数据。最终，神经元开始学会正确的响应。这就是赛科尔塔实验室教系统（当时称为“培养皿大脑”）学会打乒乓球的方法。值得注意的是，“培养皿大脑”并不是一个乒乓球高手，它击中的球略多于错过的。但它比没有反馈刺激的系统要好。自那时起，该系统已更新，软件和硬件也已开发出来以容纳神经元并提高其准确性。

用于研究的脑细胞

尽管玩乒乓球是该领域的首次尝试，但科学家们多年来一直在创造微小的神经元团块（称为脑器官）以测试药物或研究人类大脑是如何形成的。昆士兰大学的生物学家恩斯特·沃尔韦坦教授从事干细胞研究已有数十年，他指出赛科尔塔实验室使用的神经元团块相对简单。虽然赛科尔塔实验室在二维平面上使用神经元，沃尔韦坦教授的实验室则使用三维器官，这“具有更多类型的细胞和更复杂的神经网络”，他说。尽管存在这些差异，沃尔韦坦教授正在与初创公司合作，并认为双方可以互补。“起初我们对二维神经网络能够如此快速地学习持怀疑态度，”他说。“但[赛科尔塔实验室]不仅开发了一种很好的机器来放置这些神经元，还开发了软件和分析方法，证明这些神经网络确实有能力学习。”

沃尔韦坦教授希望利用他的实验室的豌豆大小的器官与赛科尔塔实验室开发的软件和硬件，看看他们的三维器官是否也能以与二维神经网络相同的方式学习。一旦确认器官能够学习，他有许多研究问题想要探讨。将神经退行性疾病模型引入器官可以解释它们如何影响记忆或学习。但沃尔韦坦教授对将培养皿中的神经元计算能力与AI相提并论持保留态度。“我知道这是从哪里来的，因为很明显，这些人类神经网络学习速度惊人，”他说。“目前我愿意保留判断，因为，学习打乒乓球是一回事，但做出复杂决策是另一回事。”

培养皿中的脑细胞伦理

西尔维娅·贝拉斯科，默多克儿童研究所的干细胞研究员，曾使用脑器官来了解人类大脑皮层是如何在人类体内形成的。“大脑皮层最好体现了人类大脑的独特性，因为它在人类与其他物种中的外观和发展都不同，”她说。“作为一名从事脑器官研究的科学家，我经常思考我的工作的伦理影响。”

许多在这个领域工作的科学家以及赛科尔塔实验室的团队都非常清楚他们的研究的敏感性。CL1系统试图容纳和保护神经元团块。虽然目前使用的器官距离大脑的复杂性还很远，但人们担心，最终更大的网络可能会体验到意识或理解自己的状态。它们甚至可能获得类似人类的能力。“目前我认为这是一个没有根据的担忧。我认为如果不能使用一个有望治愈毁灭性脑疾病的系统，那将是一个遗憾，”贝拉斯科博士说。“但同时，重要的是我们要评估和预见这些模型可能引发的潜在担忧。”

对于凯根博士来说，这些潜在的担忧也是一个问题，但该领域仍然太年轻，无法确定伦理界限。“我们无法回答这个问题。这是事实。这就是为什么我们与大量生物伦理学家合作，”他说。相反，他们希望将这些神经元作为电路来测试和评估系统。“最酷的是，我们不必在培养皿中创造出一个小人类、一只猫或老鼠，”他说。“我们可以构建出离散的脑细胞系统，并将其用于我们想要的目的。它们不会拥有意识这样的特质，我们能够测试和评估这些风险，并在必要时避免它们。”

(以上内容均由Ai生成)