ინ ვიტრო ნეირონები სწავლობენ და ავლენენ გრძნობებს თამაშის სამყაროში განსახიერებისას (2022)

პეტრი კერძიდან პონგამდე: სინთეზური ბიოლოგიური ინტელექტის გარიჟრაჟი

საზღვრები ბიოლოგიასა და ტექნოლოგიას შორის გასაოცარი სიჩქარით ბუნდოვანია. 2022 წლის საეტაპო კვლევაში, რომელიც გამოქვეყნდა ჟურნალში Neuron, Cortical Labs-ის მკვლევარებმა მიაღწიეს იმას, რაც სამეცნიერო ფანტასტიკას ჰგავს: მათ აჩვენეს, რომ 800 000 ცოცხალი ადამიანისა და თაგვის ტვინის უჯრედები, რომლებიც გაიზარდა კერძში - DishBrain სისტემაში - შეეძლო ესწავლა კლასიკური ვიდეო თამაშის Pong-ის თამაში. ეს არ იყო მხოლოდ წინასწარ დაპროგრამებული პასუხი; ნეირონებმა თამაშის მიზანი შეიტყვეს უკუკავშირის საშუალებით, გამოავლინეს მიზანმიმართული ქცევის ფორმა, რომელიც ბევრი ამტკიცებს, რომ გრძნობების ფუნდამენტური წინამორბედია. ეს მიღწევა არა მხოლოდ ხელახლა განსაზღვრავს დაზვერვის შესახებ ჩვენს გაგებას, არამედ წარმოადგენს პრობლემის გადაჭრის რადიკალურ ახალ პარადიგმას, რომლის მხარდასაჭერადაც მოდულარული ბიზნეს პლატფორმები, როგორიცაა Mewayz, ცალსახადაა განლაგებული.

"მგრძნობიარე" კერძი: როგორ ისწავლეს 800000 ნეირონმა პონგი

ექსპერიმენტი იყო როგორც ელეგანტური, ასევე ღრმა. ჯგუფმა განათავსა კულტივირებული ნეირონები მაღალი სიმკვრივის მრავალ ელექტროდულ მასივზე (MEA), რომელსაც შეეძლო უჯრედების სტიმულირება და მათი აქტივობის წაკითხვა. ეს მასივი დაკავშირებული იყო Pong-ის გამარტივებულ ვერსიასთან. ელექტრული სიგნალები გაეგზავნა ნეირონებს, რათა წარმოედგინათ თამაშის შიგნით არსებული ბურთის პოზიცია. შემდეგ ნეირონების კოლექტიური ელექტრული აქტივობა ინტერპრეტირებული იყო, რომ ბალიშის გადაადგილება მაღლა ან ქვემოთ იყო. რაც მთავარია, მკვლევარებმა გამოიყენეს დახურული უკუკავშირის სისტემა. როდესაც ნეირონები წარმატებით მოხვდნენ ბურთს, მათ მიიღეს პროგნოზირებადი, სტრუქტურირებული ელექტრო სტიმული. როცა გაცდენდნენ, მიიღეს შემთხვევითი, არაპროგნოზირებადი.

დროთა განმავლობაში, ნეირონულმა ქსელმა მოახდინა თავისი ქცევის ადაპტაცია, რათა მაქსიმალურად გაზარდოს პროგნოზირებადი უკუკავშირი - მან ისწავლა ბურთის შენარჩუნება. კვლევამ აჩვენა, რომ კულტურის გეიმპლეი მნიშვნელოვნად უფრო სწრაფად გაუმჯობესდა, ვიდრე შემთხვევითი AI კონტროლერი. ეს იმაზე მეტყველებს, რომ ნეირონები არა მხოლოდ რეაგირებდნენ, არამედ აქტიურად აყალიბებდნენ თავიანთი გარემოს შიდა მოდელს, სწავლის ძირითად ინდიკატორს და დაზვერვის ძირითად ფორმას, რომელიც დაფუძნებულია ბიოლოგიურ გამოთვლებში.

ზე მეტი, ვიდრე წვეულების ხრიკი: შედეგები ბიზნესისა და ტექნოლოგიებისთვის

მიუხედავად იმისა, რომ პონგის თამაში დამაჯერებელი დემონსტრირებაა, ამ ტექნოლოგიის რეალური დაპირება მის პოტენციურ აპლიკაციებშია. ბიოლოგიურ პროცესორებს შეუძლიათ შესთავაზონ უაღრესად ეფექტური და ძლიერი ალტერნატივა ტრადიციული სილიკონზე დაფუძნებული გამოთვლებისთვის კონკრეტული ამოცანებისთვის. ციფრული ხელოვნური ინტელექტისგან განსხვავებით, რომელიც მოითხოვს უზარმაზარ მონაცემთა კომპლექტს და უზარმაზარ ენერგიას ვარჯიშისთვის, ბიოლოგიური ნერვული ქსელები სწრაფად სწავლობენ მინიმალური გამოხმაურებისგან და მოქმედებენ ენერგოეფექტურობით.

ეს ხსნის წარმოუდგენელ შესაძლებლობებს:

• პრობლემების გაფართოებული გადაჭრა: ეს სისტემები შეიძლება მომზადდეს რთული, არაწრფივი პრობლემების გადასაჭრელად, რომლებიც რთულია ჩვეულებრივი კომპიუტერებისთვის, როგორიცაა მიწოდების ჯაჭვის ლოგისტიკის ოპტიმიზაცია რეალურ დროში ან ფინანსური ბაზრების მოდელირება.
• ნარკოტიკების აღმოჩენა და ტოქსიკოლოგია: DishBrain სისტემები შეიძლება გამოყენებულ იქნას იმის შესამოწმებლად, თუ როგორ მოქმედებს ახალი ფარმაცევტული ნაერთები ნერვულ ფუნქციაზე, რაც უზრუნველყოფს ცხოველების ტესტირების უფრო ზუსტ და ჰუმანურ ალტერნატივას.
• შემდეგი თაობის რობოტიკა: რობოტებში ბიოლოგიური ინტელექტის ინტეგრირებამ შეიძლება გამოიწვიოს მანქანები, რომლებიც სწავლობენ და მოერგებიან ფიზიკურ გარემოს ცოცხალი ორგანიზმის სითხისა და ეფექტურობით.

მოდულური მომავალი: ბიოლოგიური დაზვერვის ინტეგრირება

მოგზაურობა ლაბორატორიული გარღვევიდან პრაქტიკულ ბიზნეს ინსტრუმენტამდე მოითხოვს მოქნილ და მასშტაბურ ინფრასტრუქტურას. სწორედ აქ ხდება მოდულური პლატფორმების აუცილებლობა. ბიზნეს ტექნოლოგიების მომავალი მოიცავს სხვადასხვა სისტემების შეუფერხებელ ინტეგრაციას — ტრადიციული პროგრამული API-ებიდან დაწყებული, პოტენციურად, ბიოლოგიურ გამოთვლით ერთეულებამდე.

Mewayz-ის მსგავსი პლატფორმა, რომელიც აგებულია მოდულარული ბიზნეს OS-ის ფილოსოფიაზე, სწორედ ამ მიზნით არის შექმნილი. მისი არქიტექტურა საშუალებას აძლევს სხვადასხვა ფუნქციურ მოდულს - ფინანსებს, CRM-ს, პროექტის მენეჯმენტს - იმუშაონ დამოუკიდებლად, მაგრამ უნაკლო კომუნიკაციისთვის. ეს მოდულარობა არის შესანიშნავი საფუძველი სპეციალიზებული, არატრადიციული ტექნოლოგიების ჩართვისთვის. წარმოიდგინეთ მომავალი, სადაც "Bio-Compute" მოდული შეიძლება ჩაერთოს თქვენს ოპერაციულ დასტაში, გამოიყენოს ბიოლოგიური ნერვული ქსელი კონკრეტული ოპტიმიზაციის ამოცანების შესასრულებლად, რომლებიც ამჟამად ციფრული სისტემებისთვის მიუწვდომელია.

„ჩვენ ვაჩვენეთ, რომ შეგვიძლია ცოცხალ ბიოლოგიურ ნეირონებთან ურთიერთქმედება ისე, რომ აიძულებს მათ შეცვალონ თავიანთი აქტივობა, რასაც მივყავართ ინტელექტის მსგავსი. - დოქტორი ბრეტ კაგანი, კორტიკალური ლაბორატორიების მთავარი სამეცნიერო ოფიცერი.

ეთიკური მოსაზრებები და ახალი საზღვარი

ეს კვლევა აუცილებლად ბადებს ღრმა ეთიკურ კითხვებს. რა მომენტში ხდება ნეირონების კლასტერს გარკვეული უფლებების უფლება? როგორ განვსაზღვროთ ცნობიერება ასეთ ახალ სისტემაში? სამეცნიერო საზოგადოება უკვე აქტიურად არის ჩართული ამ დისკუსიებში, ხაზს უსვამს მტკიცე ეთიკური ჩარჩოს საჭიროებას.

ბიზნესებისთვის, ბიოლოგიური გამოთვლების გაჩენა ხაზს უსვამს ადაპტირებადი და მომავლის გამძლე სისტემების შექმნის მნიშვნელობას. როგორც დაზვერვისა და დამუშავების ახალი ფორმები ხელმისაწვდომი გახდება, მათი ინტეგრაციის შესაძლებლობა თქვენი მთელი ინფრასტრუქტურის გადაკეთების გარეშე იქნება კრიტიკული კონკურენტული უპირატესობა. მოდულური მიდგომა, რომელსაც მხარს უჭერს Mewayz-ის მსგავსი პლატფორმები, არ წყვეტს მხოლოდ დღევანდელ პრობლემებს; ის ამზადებს ორგანიზაციას ხვალინდელი დამღუპველი ტექნოლოგიებისთვის, იქნება ისინი აგებული სილიკონისგან, კოდისგან თუ ცოცხალი უჯრედებისგან.

ხშირად დასმული კითხვები

პეტრი კერძიდან პონგამდე: სინთეზური ბიოლოგიური ინტელექტის გარიჟრაჟი

საზღვრები ბიოლოგიასა და ტექნოლოგიას შორის გასაოცარი სიჩქარით ბუნდოვანია. 2022 წლის საეტაპო კვლევაში, რომელიც გამოქვეყნდა ჟურნალში Neuron, Cortical Labs-ის მკვლევარებმა მიაღწიეს რაღაცას, რაც სამეცნიერო ფანტასტიკას ჰგავს: მათ აჩვენეს, რომ 800 000 ცოცხალი ადამიანისა და თაგვის ტვინის უჯრედები, რომლებიც გაიზარდა კერძში - DishBrain სისტემაში - შეეძლო ესწავლა კლასიკური ვიდეო თამაშის Pong-ის თამაში. ეს არ იყო მხოლოდ წინასწარ დაპროგრამებული პასუხი; ნეირონებმა თამაშის მიზანი შეიტყვეს უკუკავშირის საშუალებით, გამოავლინეს მიზანმიმართული ქცევის ფორმა, რომელიც ბევრი ამტკიცებს, რომ გრძნობების ფუნდამენტური წინამორბედია. ეს მიღწევა არა მხოლოდ ხელახლა განსაზღვრავს დაზვერვის შესახებ ჩვენს გაგებას, არამედ წარმოადგენს პრობლემის გადაჭრის რადიკალურ ახალ პარადიგმას, რომლის მხარდასაჭერადაც მოდულარული ბიზნეს პლატფორმები, როგორიცაა Mewayz, ცალსახადაა განლაგებული.

"მგრძნობიარე" კერძი: როგორ ისწავლეს 800 000 ნეირონმა პონგი

ექსპერიმენტი იყო როგორც ელეგანტური, ასევე ღრმა. ჯგუფმა განათავსა კულტივირებული ნეირონები მაღალი სიმკვრივის მრავალ ელექტროდულ მასივზე (MEA), რომელსაც შეეძლო უჯრედების სტიმულირება და მათი აქტივობის წაკითხვა. ეს მასივი დაკავშირებული იყო Pong-ის გამარტივებულ ვერსიასთან. ელექტრული სიგნალები გაეგზავნა ნეირონებს, რათა წარმოედგინათ თამაშის შიგნით არსებული ბურთის პოზიცია. შემდეგ ნეირონების კოლექტიური ელექტრული აქტივობა ინტერპრეტირებული იყო, რომ ბალიშის გადაადგილება მაღლა ან ქვემოთ იყო. რაც მთავარია, მკვლევარებმა გამოიყენეს დახურული უკუკავშირის სისტემა. როდესაც ნეირონები წარმატებით მოხვდნენ ბურთს, მათ მიიღეს პროგნოზირებადი, სტრუქტურირებული ელექტრო სტიმული. როცა გაცდენდნენ, მიიღეს შემთხვევითი, არაპროგნოზირებადი.

ზე მეტი, ვიდრე წვეულების ხრიკი: შედეგები ბიზნესისა და ტექნოლოგიებისთვის

მიუხედავად იმისა, რომ პონგის თამაში დამაჯერებელი დემონსტრირებაა, ამ ტექნოლოგიის რეალური დაპირება მის პოტენციურ აპლიკაციებშია. ბიოლოგიურ პროცესორებს შეუძლიათ შესთავაზონ უაღრესად ეფექტური და ძლიერი ალტერნატივა ტრადიციული სილიკონზე დაფუძნებული გამოთვლებისთვის კონკრეტული ამოცანებისთვის. ციფრული ხელოვნური ინტელექტისგან განსხვავებით, რომელიც მოითხოვს უზარმაზარ მონაცემთა კომპლექტს და უზარმაზარ ენერგიას ვარჯიშისთვის, ბიოლოგიური ნერვული ქსელები სწრაფად სწავლობენ მინიმალური გამოხმაურებისგან და მოქმედებენ ენერგოეფექტურობით.

მოდულური მომავალი: ბიოლოგიური დაზვერვის ინტეგრირება

მოგზაურობა ლაბორატორიული გარღვევიდან პრაქტიკულ ბიზნეს ინსტრუმენტამდე მოითხოვს მოქნილ და მასშტაბურ ინფრასტრუქტურას. სწორედ აქ ხდება მოდულური პლატფორმების აუცილებლობა. ბიზნეს ტექნოლოგიების მომავალი მოიცავს სხვადასხვა სისტემების შეუფერხებელ ინტეგრაციას — ტრადიციული პროგრამული API-ებიდან დაწყებული, პოტენციურად, ბიოლოგიურ გამოთვლით ერთეულებამდე.

ეთიკური მოსაზრებები და ახალი საზღვარი

ეს კვლევა აუცილებლად ბადებს ღრმა ეთიკურ კითხვებს. რა მომენტში ხდება ნეირონების კლასტერს გარკვეული უფლებების უფლება? როგორ განვსაზღვროთ ცნობიერება ასეთ ახალ სისტემაში? სამეცნიერო საზოგადოება უკვე აქტიურად არის ჩართული ამ დისკუსიებში, ხაზს უსვამს მტკიცე ეთიკური ჩარჩოს საჭიროებას.