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“盘子里的智能”:生物计算机如何让科幻小说成为现实

放大字体  缩小字体 2023-04-24 05:57  浏览次数:175 来源:明日科学网    

据《约翰·霍普金斯新闻快报》报道,随着世界为2023年ChatGPT等人工智能的长期影响做好准备,约翰·霍普金斯大学的研究人员宣布了生物计算的新进展,被称为有机智能,或“盘子里的智能”。正如发表在《科学前沿》杂志上的那样,为了得出他们的结论,约翰霍普金斯大学的科学家们将3D大脑培养物——或所谓的由干细胞发展而来的脑类器官——与计算机接口和其他数字传感器和机械连接起来。与人工智能(AI)不同,人工智能(AI)在某种意义上要求计算机模仿人类的大脑功能,而有机智能(OI)则是利用充满连接形成神经元的大脑培养物,从理论上讲,复制计算机过程。

约翰霍普金斯大学有机智能发展的实际应用可能会导致未来大规模的生物计算机——微小的大脑文化都与学习能力联系在一起。这些潜在的生物计算机将比我们今天所知道的超级计算机更强大、更小、更高效,并可能在医疗保健、研究和科学领域开辟全新的可能性世界。尽管OI将彻底改变我们所知道的超级计算,但它也会带来一些道德困境。

类大脑器官能学习吗?

Lab scientist looking through microscope

生物计算可行性的核心是类大脑器官是否能思考和学习。目前,约翰霍普金斯大学研究中使用的大脑培养物含有大约5万个细胞。约翰霍普金斯大学彭博公共卫生学院的资深研究作者托马斯·哈通博士告诉CNN,为了使生物计算成为现实,这个数字据报道需要接近1000万。到目前为止,还没有办法与大脑类器官交流,给它提供信息,或者确定它是否已经学习了,它可能在想什么,或者它的感觉如何。不过,正如约翰·霍普金斯大学2022年发表在《科学进展》杂志上的另一篇文章所概述的那样,霍普金斯大学的科学家们有一个计划,将现有技术和新技术结合起来,实现这一目标。

从理论上讲,多个通信点可以让未来的生物计算机同时从事多种不同的功能。与神经元一样,大脑培养物也富含支持细胞,并准备通过特定类型的基因表达进行学习。根据Hartung的说法,这种被称为微电极阵列(MEAs)的技术就像柔软的外壳,“密集地覆盖着微小的电极,既可以接收来自类器官的信号,又可以将信号传输给它。”如果人工智能和有机智能有一天能与这种机器相连,那么学习和成长的可能性将是无穷无尽的。

医疗保健领域有巨大的成骨不全潜力

Dr. Thomas Hartung

正如约翰霍普金斯大学的研究人员所描述的那样,如果有机智能或生物计算出现,医疗保健领域可能会受到特别大的影响。这在诊断和治疗神经系统疾病时尤其如此,这取决于干细胞供体。例如,约翰霍普金斯大学的托马斯·哈通博士告诉CNN,对于成骨不全症,“我们可以比较健康人和阿尔茨海默病患者的类器官的记忆形成,并试图修复相对缺陷。”我们还可以使用OI来测试某些物质,如杀虫剂,是否会导致记忆或学习问题。”从理论上讲,生物计算也可以扩展我们对自闭症谱系障碍的理解,Hartung补充道。

关于生物计算在医疗保健研究和治疗中的潜力,参与成骨不全症研究的约翰霍普金斯大学彭博公共卫生学院环境健康和工程助理教授Lena Smirnova说他说:“我们已经开发出类器官智能的概念,以探索基于人类脑细胞的类器官培养的潜力,推进我们对大脑和神经系统疾病的理解,并释放出新的生物计算形式。”她补充说,有了生物计算机的设想,“我们可以解决很多不同的问题。例如,神经发育障碍的先进模型。或者神经退化,这有助于药物开发。”

生物计算机会真正有意识吗?

Person thinking hand to cheek

关于有机计算机未来发展的主要伦理问题是,最终的结果是否会有意识——甚至可能会感到疼痛或有记忆。由干细胞供体产生,有人担心供体是否可以对产生的类脑器官主张权利。根据Lena Smirnova的说法,研究小组考虑到了伦理问题,约翰霍普金斯大学研究中描述的生物计算将认识到并解决这些问题。

托马斯·哈通博士在接受CNN采访时提供了更多细节。他说:“我们愿景的一个关键部分是以合乎道德和对社会负责的方式发展成骨不全症。”“出于这个原因,我们从一开始就与伦理学家合作,建立一种‘嵌入式伦理学’方法。随着研究的发展,所有的伦理问题都将由科学家、伦理学家和公众组成的团队不断评估。”

目前,有机智能超级计算机还停留在理论阶段,但正如约翰·霍普金斯大学的研究表明的那样,它现在是有可能实现的。关于这一点,斯米尔诺娃说:“我们非常清楚,我们在那里制定了非常雄心勃勃的目标。但这正是我们作为科学家的工作如此令人兴奋的原因——克服挑战,对人类生物学的复杂性获得新的见解,以促进人类健康,使我们的世界变得更安全。”

今天的大脑类器官无法与人类的思维相匹敌

Brain image attached to weights

抛开伦理问题不谈,就目前而言,就像人工智能一样,OI在接近与人类思维的学习和计算能力相匹配之前还有很长的路要走。人工智能仍然无法解决CAPTCHA,即“完全自动化的公共图灵测试来区分计算机和人类”,这些在线把关者旨在防止计算机进入为有血有肉的人准备的数字空间。大脑类器官目前只有5万个细胞,大小与整个果蝇的神经系统相当——与我们耳朵之间的神经系统相去甚远。

约翰·霍普金斯大学的托马斯·哈通博士在接受Newswise采访时说:“大脑也有惊人的存储信息的能力,估计有2500太字节。”哈通接着补充说:“它有大约1000亿个神经元,通过超过1015个连接点连接在一起。与我们目前的技术相比,这是一个巨大的功率差异。”根据研究人员的说法,我们已经达到了传统硅基计算的极限,生物计算可能是下一步。

为了说明我们离成骨不全症有多近,但还有很多工作要做,据报道,一个扁平的脑细胞培养已经学会了玩经典的电子游戏“Pong”。从那些不起眼的开始,Hartung说(通过Newswise):“这只是建立社区、工具和技术的问题,以实现OI的全部潜力。”

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