Inimese ajurakkudega «märg» protsessor töötab tavalistest kiipidest suurusjärgu nobedamalt

Just sellised võivad välja näha meie arvutite tulevikuprotsessorid: neuronid ränikiibil. Foto: Cortial Labs

Juba üsna mitu idufirmat on avastanud uue viisi protsessorite kiiruse järsuks tõstmiseks. Selleks tuleb koos tööle panna inimese tüvirakkudest kasvatatud ajurakud ehk neuronid ja pooljuhid, ühendades need ränikiipide tehnoloogiaga. Seda nimetatakse Wetware´iks ehk «märgvaraks».

USA idufirma Koniku on näiteks oma laboritesse ränikiipide jaoks vajaliku ülipuhta ja kuiva keskkonna kõrvale loonud veel nn «märja» ruumi, kus kasvatatakse närvirakke ja hoitakse neid vedela lämmastikuga jahutatult, et hiljem arvutikiipidesse istutada. Idufirma Koniku usub, et nende tehnoloogia teeb lähiaastatel revolutsiooni mitmes tööstusharus, sealhulgas põllumajanduses, tervishoius, sõjatehnoloogias ja lennujaamade turvalisuses, kui hakatakse kasutama kasvatatud neuroneid.

Melbourne´is asuv Cortial Labs on aga välja töötanud oma tehnoloogia ränikiipide ja närvirakkude ühendamiseks ühte süsteemi, kus bioloogiliste komponentide rolliks on ümber paikneda, kasvada ja surra, et luua arvutusteks vajalikke struktuure.

Praegusel ränikiipide tehnoloogial on veel bioloogilise aju efektiivsuseni üsna raske jõuda. Kui näiteks inimese aju tarbib vaid 20 vatti ehk ühe ereda LED pirni jagu ja suudab arvutada samas mahus, kui meeletult energiat tarbiv superarvuti, siis on eeskuju võtmine bioloogilisest kompuutrist kasulik.

Just seda proovibki Melbourne´i idufirma ära kasutada. Kuid kellegi ajust otseselt tükke võtma ei hakata. Tänapäeva tüvirakkudest kudede kasvatamise tehnoloogia on juba piisavalt arenenud, et Cortial Labs ja ka Koniku kasutavad ajukoe proovide asemel lihtsalt tavalisi naharakke, millest laboris tüvirakutehnoloogiaga vajalikke neuroneid kasvatatakse. Teadlased saavad vajalikud rakud nahabiopsiatest.

Arvutimäng Pong, mis nõuab ka veidi osavust, sai neuronitega protsessorile selgeks palju kiiremini, kui tavalisele ränikiibiga tehisintellektile. Foto: Azerion / Wikimedia Commons

Firma loodud eksperimentaalne hübriidkiip Dishbrain, mis koosneb kuni miljonist neuronist, suutis näiteks edukalt ja palju kiiremini kui tavaline tehisintellekt selgeks õppida lihtsa arvutimängu Pong. Seda tehti küll küsitavate meetoditega, nagu väidavad mõned teadlased, kasutades vigade õppimiseks arvutile valuaistingute tekitamist. Dishbrain puutus kokku ettearvamatute stiimulitega, kui reageeris valesti (näiteks lasi palli sisse) ja sai etteaimatavaid positiivseid stiimuleid, kui mängis hästi.

Cortial Labsi teadusjuht Brett Kagan vastas kodulehel küsimusele inimese rakkude kasutamise eetilisuse üle järgmiselt: «Täielikult informeeritud doonori nõusolek on ülitähtis. Igal doonoril peab olema võimalus jõuda selle protsessi osana kokkuleppele hüvitise saamiseks ja tema kehalist autonoomiat tuleks austada ilma sundimiseta.»

Eetilisuse küsimus on üleval alates 2008. aastast, kui loodi esimest korda inimaju kude kolmemõõtmelise neuronite koloonia kasvatamisega.

Cortial Labsi arendatava tehnoloogia ehk «märgvara» eeliseks ränikiipide tehnoloogia ees peetakse veel ka selle töökindlust. Kui ränikiip lakkab füüsilise veaga töötamast, siis bioloogiline neuronitest koosnev kiip omab ümberorganiseerimise võimet ja saab tööd jätkata. Veelgi enam - vastavalt arvutuste ja algoritmide vajadustele saab selline protsessor end efektiivsemaks ümber organiseerida.

Teiseks saab neuroneid laboris kasvatada palju lihtsamalt, kui nanotehnoloogilisi ränikiipe, mille jaoks on vaja ülikalleid kõrgtehnoloogilisi tehaseid.

Ning kolmandaks on see tehnoloogia ilmselt väga palju energiasäästlikum, sest miljarditest neuronitest koosnev inimaju tarbib ju vaid paarkümmend vatti energiat. See on sada tuhat korda efektiivsem, kui superarvutites.