Cercetătorii au acum o modalitate de a efectua experimente pe neuroni biologici in vitro. Aceste organoide cerebrale umane în număr de 16 sunt destinate dezvoltării primului procesor viu din lume și pot fi accesate de la distanță printr-o platformă online pentru 500 de dolari pe lună, dacă sunteți o universitate sau o instituție educațională.
Platforma a fost dezvoltată de FinalSpark, un startup elvețian de biocalcul, care raportează că trei zeci de universități și-au exprimat interesul de a utiliza platforma lor. FinalSpark subliniază economiile semnificative de energie pe care le-ar putea oferi în antrenarea și operarea rețelelor neurale artificiale mari, cum ar fi cele utilizate în modelele mari de limbaj. Totuși, această realizare este încă în fazele incipiente: proiectul este doar la început, iar co-fondatorul Fred Jordan afirmă că un obiectiv atât de ambițios poate fi atins doar prin colaborare internațională.
Componenta biologică folosește organoide ale creierului anterior derivate din celule stem pluripotente induse umane. Aceste organoide pot supraviețui ani de zile și conțin neuroni, oligodendrocite și astrocite caracteristice regiunii creierului anterior, conform unui articol publicat în revista științifică Frontiers.
Organoid
Funcționarea platformei este aproximativ următoarea: Neuroplatforma permite experimente electrofiziologice pe termen lung pe rețele neurale biologice (BNN), care includ înregistrarea activității neurale, furnizarea de stimulare electrică și controlul mediului pentru peste 100 de zile. Scopul acestor experimente este de a programa BNN-urile pentru a efectua calcule, analog cu antrenarea rețelelor neurale artificiale. Hardware-ul include un sistem de matrice de microelectrozi pentru a interfața cu organoidele creierului anterior, microfluidică pentru livrarea automată a mediului, monitorizare ambientală și un sistem de lumină UV pentru eliberarea neurotransmițătorilor.
Software-ul integrează controlul asupra componentelor hardware, înregistrarea datelor, algoritmi de detectare a impulsurilor și o API Python care permite experimente complexe în circuit închis și integrarea cu bibliotecile de învățare automată.
Interesant este că, deși cipurile din siliciu pot rezista ani de zile, structurile neuronale utilizate în bioprocesoare au o durată de viață potrivită pentru experimente de câteva luni, conform FinalSpark. Inițial, matricele de microelectrozi (MEA) ale firmei durau doar câteva ore, dar rafinările sistemului au extins durata de viață a organoidelor la aproximativ 100 de zile.
Pe măsură ce utilizarea puterii de calcul continuă să explodeze, în special în operațiunile la scară largă, cum ar fi centrele de date, acestea pun o presiune semnificativă asupra infrastructurii și resurselor. Problema specifică pe care FinalSpark dorește să o abordeze este cerința ridicată de energie pentru antrenarea și rularea rețelelor neurale artificiale mari. Aceste bioprocesoare sunt compuse din neuroni vii capabili să învețe și să proceseze informații și consumă de un milion de ori mai puțină energie decât procesoarele digitale tradiționale.
Însă acest avantaj va fi probabil realizat doar pe termen lung. În prezent, FinalSpark a acordat acces gratuit la nouă instituții pentru utilizare în scopuri de cercetare. Pe măsură ce cererea crește, compania va extinde Neuroplatforma, cu scopul comun de a construi primul procesor viu din lume.
