Ученые создали "живой компьютер", использовав искусственно выращенные клетки головного мозга

Группа исследователей из университета Иллинойса создала то, что можно назвать термином "живой компьютер". Главным элементом этого компьютера являются искусственно выращенные клетки тканей головного мозга, а сам этот компьютер является доказательством работоспособности идеи, согласно которой такие "искусственные мозги" в будущем смогут стать управляющими компонентами различных робототехнических устройств.
Изначально ученые взяли у подопытных грызунов необходимое количество стволовых клеток и запрограммировали их на превращение в клетки нервных тканей. Таким образом им удалось вырастить в чашке Петри тонкую пленку из приблизительно 80 тысяч нейронов.

Собственно компьютер имеет размер, сопоставимый с размером ладони человека, он находится внутри инкубатора, в котором поддерживается определенная температура, влажность и другие благоприятные для жизнедеятельности нервных клеток условия. Тонкая пленка нервных тканей лежит на сетке электродов, а еще ниже находятся выходы оптического волокна, что все вместе позволяет стимулировать клетки одновременно электричеством и светом.

Однако, одной только сборки всего этого было недостаточно для того, чтобы компьютер начал работать, ученым пришлось "научить" нервные ткани работать с остальными компонентами, подобно единому целому. Для этого они обучили систему, подобно тому, как обучают нейронные сети, только в данном случае использовались импульсы тока и вспышки света, чередовавшиеся в нужных последовательностях. После этого компьютер был оставлен в покое на 30 минут времени, чего оказалось достаточно для закрепления сформировавшихся нейронных связей.

Затем исследователи провели тест F1, который используется для проверки работы нейронных сетей и который выдает результат в диапазоне от 0 до 1. Сначала живой компьютер не мог набрать значения выше 0.6 из-за того, что нейроны хаотично генерировали случайные электрические сигналы. Ученым пришлось разработать и использовать специальную комбинацию химических стимулов и дополнительных электрических импульсов для своего рода "успокоения" этого мини-мозга, который перестал генерировать случайные сигналы. И уже после этого компьютер прошел тест с результатом в 0.98, почти идеальным результатом.

И в заключении следует отметить, что этот живой компьютер продемонстрировал очень высокую обучаемость, на его обучение было затрачено во много раз меньше времени, чем на обучение стандартной нейронной сети. А в своей дальнейшей работе ученые из Иллинойса планируют создать более сложный биокомпьютер с большим количеством нейронов. Они надеются, что такое усложнение может привести к демонстрации "некоего неожиданного поведения", которому нейронная сеть изначально не обучалась.

Источник: dailytechinfo.org

Комментарии: