Wetware: швейцарские учёные превратили живые нейроны в процессоры

В лаборатории швейцарского стартапа FinalSpark происходит революция, которая может полностью изменить вычислительную индустрию. Живые клетки человеческого мозга используются как процессоры, открывая эру биокомпьютинга или «wetware» — альтернативы традиционным кремниевым чипам. Десять университетов мира уже экспериментируют с технологией, которая в миллион раз энергоэффективнее искусственных нейронов.

Техническая суть прорыва

Технология FinalSpark начинается со стволовых клеток, полученных из анонимных донорских клеток кожи человека. Учёные преобразуют их в нейроны и формируют органоиды мозга размером около миллиметра — примерно как мозг личинки плодовой мухи. К органоидам подключены электроды, позволяющие считывать нейронную активность и стимулировать клетки электрическими импульсами. Активность нейронов или её отсутствие работает по принципу единиц и нулей в традиционных компьютерах.

Исследователь из Бристольского университета Бенджамин Уорд-Шерье использовал органоид FinalSpark как «мозг» простого робота, успешно различавшего буквы шрифта Брайля. Однако работа с живыми клетками требует специфического подхода.

Работать с роботами намного проще по сравнению с этим. Органоиды живут до шести месяцев и могут умереть посреди эксперимента.— Бенджамин Уорд-Шерье, исследователь Бристольского университета

От дефицита чипов к энергетическому решению

Соучредитель FinalSpark Фред Джордан предлагает радикальное решение: вместо имитации работы мозга через кремниевые полупроводники, использовать настоящие нейроны. Суперкомпьютеры, работающие с ИИ-инструментами вроде ChatGPT, используют огромное количество энергии для симуляции нейронных сетей. Энергопотребление AI-суперкомпьютеров уже угрожает климатическим целям и заставляет технологических гигантов обращаться к атомной энергии.

Биокомпьютинг предлагает радикальное решение этой проблемы благодаря природной эффективности мозга. Однако на текущем этапе вычислительная мощность wetware несопоставима с традиционным «железом». Платформа FinalSpark предоставляет удалённый доступ к органоидам с прямой трансляцией нейронной активности, снижая барьер входа для междисциплинарных команд.

Биомедицинское применение как первый рынок

Параллельно в Университете Джонса Хопкинса исследователь Лена Смирнова использует аналогичные органоиды для изучения аутизма и болезни Альцгеймера в поисках новых методов лечения. По её мнению, биокомпьютинг как замена традиционных процессоров сегодня остаётся «пирогом в небе», но ситуация может кардинально измениться в ближайшие 20 лет.

Этические вопросы и необъяснимые феномены

Возникает закономерный вопрос: могут ли эти крошечные мозги обрести сознание? Все опрошенные учёные отвергают эту идею, указывая на отсутствие болевых рецепторов и масштаб — всего 10 тысяч нейронов против 100 миллиардов в человеческом мозге. Тем не менее FinalSpark сотрудничает с этиками, признавая, что тема находится «на грани философии».

Интересный феномен остаётся необъяснимым: когда Фред Джордан открывает дверь инкубатора с 16 органоидами мозга, на экране внезапно возникают всплески нейронной активности. У клеток мозга нет известного способа ощущать открытие двери, и учёные годами пытаются понять механизм этого явления.

Мы всё ещё не понимаем, как они обнаруживают открытие двери.— Фред Джордан, соучредитель FinalSpark

Стратегическое значение для индустрии

Биокомпьютинг находится на пересечении нейронауки и вычислительной техники, предлагая долгосрочную альтернативу кремниевым архитектурам. Для технологических лидеров потенциал миллионнократного повышения энергоэффективности требует стратегического мониторинга развития направления, несмотря на текущие ограничения.

Рынок биокомпьютинга находится на докоммерческой стадии с горизонтом 15–20 лет до массового применения. Ключевые риски — биологическая нестабильность и этические вопросы. Основная ценность на текущем этапе — применение в биомедицинских исследованиях как «низко висящий плод» до созревания вычислительных приложений.