脳細胞主導コンピュータを作ることができる「オルガノイド知能」

(CNN) 人間の脳細胞で動くコンピュータはサイエンスフィクションのように聞こえるかもしれませんが、アメリカの研究チームは「オルガノイドインテリジェンス」という新しい分野の一部であるそのような機械が将来を形成する可能性があると信じていました。あります。 。

オルガノイドは臓器に似た実験室で成長した組織です。 一般に、幹細胞から派生したこれらの三次元構造は、ほぼ20年間実験室で使用されており、科学者たちは腎臓、肺および他の臓器の代替実験を通じて有害なヒトまたは動物実験を避けることができました。

脳オルガノイドは実際に人間の脳の小さなバージョンに似ていませんが、ペンドットサイズの細胞培養には脳と同じ機能を持つニューロンが含まれており、さまざまな連結を形成します。

科学者たちはこの現象を「皿の中の知能」と呼びます。

Johns Hopkins Bloomberg公衆衛生大学およびボルチモアのWhiting工科大学の環境健康および工学教授のThomas Hartung博士は、2012年に人間の皮膚サンプルを変更して脳オルガノイドを成長させ始めました。

彼と彼の同僚は、脳オルガノイドの力をスーパーコンピュータよりもエネルギー効率の高い一種の生物学的ハードウェアに結合することを想定しています。 これらの「バイオコンピュータ」は、脳オルガノイドネットワークを使用して、潜在的に以下の病気の制約試験に革命を引き起こすでしょう。 アルツハイマー人間の脳への洞察を提供し、コンピューティングの未来を変えます。

Hartungと彼の同僚が提示したオルガノイド知能の計画を説明する研究は、火曜日のジャーナルに発表されました。 科学のパイオニア。

「コンピューティングと人工知能は技術革命を主導してきましたが、限界に達しました」とシニア研究の著者であるHartung氏は声明で語った。 「バイオコンピューティングは、計算能力を圧縮し、効率を高め、現在の技術的限界を上回るための大きな努力です」

人間の脳対人工知能

人工知能は人間の思考プロセスに触発されましたが、この技術は人間の脳のすべての機能を完全に複製することはできません。 このようなギャップのおかげで、人間は画像またはテキストベースのCAPTCHA、またはコンピュータと人間を区別するための完全に自動化されたパブリックチューリングテストをオンラインセキュリティ対策として使用して、自分がボットではないことを証明できます。

模倣ゲームとも呼ばれるチューリングテストは、1950年にイギリスの数学者であり、コンピュータサイエンティストによって開発されました。 アラン・チューリング 機械が人間に似たインテリジェントな行動をどのように表示するかを評価します。

しかし、コンピュータは実際にどのように人間の脳に対抗することができますか？

スーパーコンピュータは、人間ができるよりも早く膨大な数の数字を処理できます。

「たとえば、AlphaGo（2017年に世界1位の囲碁選手に勝ったAI）は、160,000のゲームデータで訓練されました」とHartungは言いました。 「この多くのゲームを体験するには、175年以上1日5時間プレイする必要があります。」

一方、人間の脳は、複雑な論理的な決定を学び、下げるのにより効率的であるだけでなく、よりエネルギー効率が高いです。 ある動物を他の動物と区別できるような基本的なことは、コンピュータができない人間の脳が簡単に行うことです。

フロンティア、6億ドル Oak Ridge National Laboratoryのスーパーコンピュータ テネシー州の重量は8,000ポンド（3,629kg）で、各キャビネットの重量は標準のピックアップトラック2台に相当します。 この機械は6月に人間の脳の計算能力を超えましたが、百万倍以上のエネルギーを使用したとHartungは言いました。

「脳はまだ現代のコンピュータと比較できない」とHartungは言った。

「脳はまた、2,500（テラバイト）と推定される情報を保存するための素晴らしい容量を持っています」と彼は付け加えました。 「私たちは、小さなチップにさらにトランジスタを入れることができないため、シリコンコンピュータの物理的な限界に達しています。」

バイオコンピュータの動作方法

幹細胞パイオニアJohn B. GurdonとShinya Yamanaka ノーベル賞を受賞 2012年には、皮膚のように完全に発達した組織から細胞を生成できる技術を開発しました。 画期的な研究により、Hartungなどの科学者は、生きている脳を模倣し、脳の健康に危険をもたらす可能性がある薬物をテストして識別するために使用される脳オルガノイドを開発することができました。

Hartungは、脳オルガノイドが考えるか意識を得ることができるかどうか、他の研究者から質問を受けたと思い出しました。 その質問は、彼がオルガノイドに環境とどのように対話するかについての情報を提供することを検討するように促しました。

「これは人間の脳がどのように機能するかについての研究を始めます。」 「人間の脳では倫理的にできないことをしながらシステムを操作できるからです。」

Hartungは、オルガノイド知能を「実験室で成長した人間の脳モデルで学習や感覚処理などの認知機能を再現する」と定義しています。

Hartungが現在使用している脳オルガノイドは、OIまたはオルガノイド知能のために拡張する必要があります。 それぞれのオルガノイドは、ショウジョウバエの神経系に見られる細胞数だけ持っています。 ㅏ 単一生物 これは、人間の脳サイズの約1/300万分の1で、約800MBのメモリストレージスペースと同じです。

「彼らはそれぞれ約50,000個の細胞を含む小さすぎます。OIの場合、この数字を1000万個に増やす必要があります」と彼は言いました。

研究者はまた、情報を送信し、オルガノイドが「考えるもの」の読みを受け取るためにオルガノイドと通信する方法が必要です。 研究者は、新しいイノベーションとともに、バイオテクノロジーと機械学習のツールを含む青写真を開発しました。 オルガノイドネットワークを介してさまざまな種類の入力と出力を可能にすると、より複雑な作業が可能になると研究者は研究で書いた。

「私たちは 脳 – コンピュータインターフェースデバイス それは私たちが去る8月に発表した記事で発表した一種のオルガノイド用EEG（脳波）キャップです。」とHartungは言いました。

Hartungは、いつかAIとOIの間に「2人がお互いの能力を探索できる」有益なコミュニケーションチャンネルを持っていることを願っています。

OIの使い方

オルガノイドインテリジェンスの最も影響力のある貢献は人間の医学に現れるかもしれないと研究者たちは言いました。

脳オルガノイドは神経障害のある患者の皮膚サンプルで開発され、科学者がさまざまな医薬品やその他の要因がどのように影響するかをテストできます。

「OIを使用すると、神経学的状態の認知的側面も研究することができます」とHartungは言います。 例えば、健康な人とアルツハイマー病患者から抽出されたオルガノイドの記憶形成を比較し、相対的な欠陥を修復しようとすることもできます.かどうかをテストできます。」

脳オルガノイドはまた、人間の認識を理解する新しい方法を開くことができます。

「私たちは、一般的に開発されたドナーの脳オルガノイドと自閉症ドナーの脳オルガノイドを比較したいと思います。

「私たちが生物学的コンピューティングのために開発しているツールは、動物を使用したり患者に接近することなく自閉症に固有の神経ネットワークの変化を理解できるようにするツールと同じです。問題と障害」と話した。

脳オルガノイドを使用してオルガノイドインテリジェンスを作成することはまだ初期段階です。 Hartungは、マウスの脳能力を持つコンピュータに匹敵するOIを開発するには数十年かかることがあります。

しかし、可能なことを示す有望な結果はすでにあります。 研究の著者であるオーストラリア、メルボルンのCortical Labsの最高科学責任者であるBrett Kagan博士と彼のチームは、最近次のように述べています。 脳細胞は卓球を学ぶことができますビデオゲーム。

「彼らのチームはすでに脳オルガノイドでこれをテストしています」とHartungは言いました。 「そしてオルガノイドでこの実験を複製することは、すでにOIの基本的な定義を満たしていると言いたいです。

脳オルガノイドの倫理

認知機能を持つ人間の脳オルガノイドを作ることは、意識を発達させるか、痛みを感じることができるのか、そしてそれを作るのに使用された細胞を持つ人々がオルガノイドに関する権利を持つかなど、多くの倫理的問題を提起します。

「私たちのビジョンの重要な部分は、倫理的で社会的に責任ある方法でOIを開発することです」とHartungは言います。 「このような理由から、当初から倫理学者と協力して、「固有の倫理」アプローチを確立しています。

オルガノイド知能の理解と開発に大衆を含めることが重要であると、南アフリカのケープタウン大学の知的財産権法名誉教授のJulian Kinderlererは、別途発表された政策見通しで書いた。 Kinderlererは新しいOI研究に参加していません。

Kinderlererは、「私たちは人間と人間の構造の間のインターフェースが区別をあいまいにする新しい世界に入っています」と書いています。 「社会は受動的に新しい発見を待つことはできません。可能な倫理的ジレンマを特定し解決し、すべての実験がまだ決定されていない倫理的境界内にあることを確認することに参加する必要があります。」

の発展を見て ChatGPTなどの人工知能 一部の人々は、コンピュータがチューリングテストに合格するのにどれだけ近いか疑問を提起したとニューヨークのコロンビア大学の研究戦略とイノベーション担当副学長であり、環境健康科学の教授であるGary Millerは、火曜日に公開された別の視点の記事で書いています。 MillerはJohns Hopkinsの研究に参加していません。

ChatGPTはインターネット上で情報を効率的に収集できますが、培養細胞系のように温度変化に反応することはできません。

ミラーは「脳オルガノイドシステムは知能と感覚の重要な側面を示すことができる」と書いた。

「これには、倫理学者が含めなければならない技術の倫理的意味についての強力な調査が必要です。意識と機械知能の間の境界がぼやけており、技術と生物学は必要な倫理的および道徳的議論を上回る速度で発展しています。