“未來(lái),，計(jì)算機(jī)能靠人腦細(xì)胞運(yùn)行嗎,？”這一問(wèn)題看似“腦洞大開(kāi)”，但美國(guó)約翰斯·霍普金斯大學(xué)的研究人員正在摸索答案,，并于近日公布了相關(guān)計(jì)劃。

他們認(rèn)為,，類器官智能技術(shù)（OI）具有實(shí)際的應(yīng)用前景,，甚至有望比人工智能更強(qiáng)大。不過(guò),，這項(xiàng)研究仍處于起步階段,，預(yù)計(jì)還需要數(shù)十年才可進(jìn)入動(dòng)物試驗(yàn)階段，此外還需應(yīng)對(duì)倫理挑戰(zhàn),。

筆尖大的類腦結(jié)構(gòu)

最近大火的ChatGPT讓人們切身意識(shí)到,，機(jī)器可以表現(xiàn)出與人類相似的智能行為。在一些領(lǐng)域,，機(jī)器甚至已經(jīng)超越人類,。例如在2016年，電子計(jì)算機(jī)程序AlphaGo擊敗了圍棋世界冠軍李世石,。

但不可否認(rèn)的是,，在許多領(lǐng)域，人工智能仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上人類智能,。例如，人類可以立即分辨出貓和狗,，但機(jī)器卻不行,。一些網(wǎng)站由此采用“圖靈測(cè)試”來(lái)驗(yàn)證用戶是人類還是機(jī)器。在情感認(rèn)知等方面,，人類大腦具有難以比擬的能力,，這與大腦在進(jìn)化時(shí)形成的大量神經(jīng)元有關(guān)。

因此,，能否復(fù)制這種能力,，成了科研人員關(guān)心的話題。這其中就包括美國(guó)約翰斯·霍普金斯大學(xué)的托馬斯·哈通教授,。他認(rèn)為,，計(jì)算和人工智能一直在推動(dòng)技術(shù)革命，但也正在到達(dá)極限,。而生物計(jì)算在提升效率等方面具有不俗潛力,。

哈通和自己的同事構(gòu)想，以類腦器官為“硬件”,，有望開(kāi)發(fā)出“生物計(jì)算機(jī)”,。他們于近日將這項(xiàng)研究計(jì)劃發(fā)表在《科學(xué)前沿》期刊上，涉及生物工程和機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域,。

所謂“類器官”是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)培育的,、與某種器官功能類似的組織,，通常源于干細(xì)胞,。多年來(lái)，科學(xué)家以此作為腎臟,、肺和其他器官的替代品進(jìn)行實(shí)驗(yàn),，從而避免對(duì)人體或動(dòng)物造成傷害。

“類腦器官”指的便是一種筆尖大小的細(xì)胞培養(yǎng)物,，其中存在具有類器官功能的神經(jīng)元,。之所以能夠提取這種細(xì)胞，得益于干細(xì)胞研究先驅(qū)約翰·戈登和山中伸彌的一項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性研究成果——從皮膚等發(fā)育完全的組織中提取細(xì)胞的能力,。

在此基礎(chǔ)上,，哈通將“類腦智能”定義為“在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)培養(yǎng)的人腦模型中再現(xiàn)認(rèn)知功能，如學(xué)習(xí)和感覺(jué)處理”,?！邦惸X智能”也被稱為“實(shí)驗(yàn)器皿中的智能”,。

這項(xiàng)研究還需解決的一個(gè)問(wèn)題，是如何與“類腦器官”溝通,，以便向它們發(fā)送信息,，并接收其正在“思考”的讀數(shù)?！拔覀冮_(kāi)發(fā)了一種腦機(jī)接口設(shè)備,。”哈通說(shuō),，相當(dāng)于利用這個(gè)密集覆蓋微小電極的設(shè)備給“類腦器官”描繪腦電圖,。

具有多重意義

類器官智能技術(shù)似乎已經(jīng)取得進(jìn)展。去年10月,，澳大利亞墨爾本腦皮層實(shí)驗(yàn)室的首席科學(xué)官布雷特·卡根等人發(fā)布研究成果說(shuō),，培養(yǎng)皿中的腦細(xì)胞可以“玩”一款名為“pong”的簡(jiǎn)單電子游戲。他們能夠證明“神經(jīng)元可以目標(biāo)為導(dǎo)向的方式,，實(shí)時(shí)地使活動(dòng)適應(yīng)不斷變化的環(huán)境”,。哈通說(shuō)，這項(xiàng)研究有助于挖掘類器官智能技術(shù)的更多潛力,。

若能實(shí)現(xiàn),，這項(xiàng)技術(shù)或給人類生活帶來(lái)較大影響。首先,，相關(guān)研究有望為人們提供對(duì)大腦更深入的了解,。“這為研究人類大腦的運(yùn)作方式打開(kāi)了大門,?！惫ㄕf(shuō)，甚至可以進(jìn)行一些此前由于道德倫理約束而無(wú)法對(duì)人腦進(jìn)行的實(shí)驗(yàn),。

約翰斯·霍普金斯大學(xué)的研究員莉娜·斯米爾諾娃還表示,，若能獲得普通人和自閉癥患者捐贈(zèng)的細(xì)胞，從而對(duì)其“類腦器官”進(jìn)行比較研究,，可能有助于人們進(jìn)一步了解這種疾病,。研究對(duì)象的范圍還可能擴(kuò)大至阿爾茨海默病等疾病，并檢驗(yàn)相應(yīng)治療藥物的效果,。

此外,，這種“生物計(jì)算機(jī)”有望比目前的超級(jí)計(jì)算機(jī)更節(jié)能。例如,，美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室造價(jià)6億美元的超級(jí)計(jì)算機(jī)“前沿”重達(dá)3629公斤,。哈通說(shuō)，這臺(tái)機(jī)器的計(jì)算能力已超越單個(gè)人腦的計(jì)算能力,，但它消耗的能量是人腦的100萬(wàn)倍,。

研究仍處起步階段

不過(guò),，類器官智能技術(shù)要落地仍面臨不少挑戰(zhàn)。一方面,，相關(guān)研究仍處于起步階段,。哈通說(shuō)，要想利用老鼠的腦力研發(fā)出可與計(jì)算機(jī)媲美的類器官智能技術(shù)可能需要幾十年的時(shí)間,。

研究范圍也有待擴(kuò)大,。據(jù)悉，目前每個(gè)“類腦器官”中的細(xì)胞數(shù)量?jī)H與果蠅神經(jīng)系統(tǒng)的細(xì)胞數(shù)量相當(dāng),。哈通說(shuō),，目前，每個(gè)器官大約包含5萬(wàn)個(gè)細(xì)胞,，規(guī)模仍然太小,。“我們需要將這個(gè)數(shù)字增加到1000萬(wàn),?！?/p>

另一方面，當(dāng)計(jì)算機(jī)跨越人類與技術(shù)的界限,，道德倫理問(wèn)題隨之而來(lái),。例如，“類腦器官”能否感知外部環(huán)境,，會(huì)否產(chǎn)生意識(shí),、實(shí)現(xiàn)思考，以及細(xì)胞捐贈(zèng)者具有哪些權(quán)利,，等等,。哈通表示，倫理因素已被納入考量,。

美國(guó)哥倫比亞大學(xué)的教授加里·米勒近日表示,，鑒于類器官智能技術(shù)在感知等方面的潛力，需及時(shí)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)可能產(chǎn)生的社會(huì)影響進(jìn)行評(píng)估,，并采取應(yīng)對(duì)措施,。

記者 陸依斐

來(lái)源：解放日?qǐng)?bào)