Teadlased panid inimese ajurakud arvutisse ja need olid palju kiiremad, kui tavaline ränikiip

Selline võib varsti välja näha arvutit jooksutava protsessori sisemus - bioloogiline, inimese närvirakkudest koosnev. Foto: teadustöö / John Hopkinsi ülikool / Cortial Labs

Käes on aeg loobuda traditsiooniliste ränikiipide ainuvõimust ja hakata ehitama uut tüüpi arvuteid, mis on pooleldi biloogilised ehk inimese ajurakkudega, väidavad John Hopkinsi ülikooli teadlased koos Melbourne'i Cortical Labsi peateadlase Brett Kaganiga, kes juhtis hiljuti projekti DishBrain. Selle projekti käigus õppisid Petri tassis kasvavad inimese ajurakud Pongi mängima, kuid veelgi võimsam katseseade 10 miljoni ajurakuga oskaks juba tehisintellekti jooksutada.

Ajakirjas Frontiers in Science avaldatud artiklis kirjeldab teadlaste tiim, kuidas bioloogilised arvutid võiksid teatud rakenduste puhul võimsalt ületada tänapäeva elektroonilisi ränikiibiga arvuteid, kasutades samal ajal vaid murdosa tänapäeva arvutite ja serverifarmide jaoks vajaminevast elektrienergiast.

Biokompuutri loomist alustati väikeste 50 tuhandest tüvirakust kasvatatud ajurakust klastrite loomisega, mida tuntakse kui organoide. See on umbes kolmandik äädikakärbse aju suurusest. Eesmärgiks on saada kokku lõpuks kümnest miljonist neuronist koosnev kasvatatud protsessor, mis oleks juba umbes sama mahuga, kui kilpkonna aju. Keskmises inimese ajus on aga rohkem kui 80 miljardit neuronit.

Artiklis tuuakse esile, et inimaju ületab teatud ülesannete täitmisel jätkuvalt masinaid. Näiteks suudavad inimesed õppida eristama erinevat tüüpi objekte (näiteks koera ja kassi), kasutades vaid mõnda näidist, samas kui tehisintellekti algoritmid vajavad tuhandeid pilte, et nende eksimatut eristamist selgeks õppida. Kuigi tehisintellekt võitis 2016. aastal mängu Go maailmameistrit, treeniti seda 160 000 mängu andmete põhjal – see võrdub inimese jaoks iga päev viie tunni mängimisega enam kui 175 aasta jooksul.

Tehisaju on energiasäästlikum

Arvatakse, et inimese aju suudab salvestada rohkem, kui miljon korda rohkem keskmise koduse arvuti mälumahust (2,5 petabaiti), kasutades selleks vaid mõne vatti võimsust. USA andmefarmid aga tarvitavad aastas rohkem kui 15 tuhat megavatti, millest suure osa toodavad söel töötavad elektrijaamad.

Artiklis kirjeldavad autorid oma plaani rakendada rakukultuurina kasvatatud ajuorganeid tehisintellekti jooksutamiseks.

Kuigi organoidid pole oma olemuselt «miniajud», jagavad nad paljusid aju funktsioone ja tööpõhimõtteid, mis seni teada. Organoidide mahtu tuleks aga dramaatiliselt suurendada.

Selline näeb välja organoid - ajurakkude kogum katseklaasis, mis suudab ränist tehtud tavalisest protsessorist palju kiiremini teatud arvutusi teha. Foto: Cortial Labs

«Tehisintellekti jaoks peaksime neuronite arvu suurendama kümne miljonini,» ütleb Baltimore'i Johns Hopkinsi ülikooli vanemautor professor Thomas Hartung.

Tema kolleegid Cortical Labsist on juba näidanud, et inimese ajurakkudel põhinevad bioarvutid on võimalikud. Hiljuti näitasid nad, et ajurakkude kultuur võib õppida mängima videomängu Pong.

DishBraini eksperiment lihtsa mänguga Pong tõestas, et elusate bioloogiliste neuronitega  on võimalik nende aktiivsust muuta, mis toob kaasa midagi, mis sarnaneb intelligentsusele.

Uus bioloogiline arvuti on lubanud edusamme arvutuskiiruses, töötlemisvõimsuses, tõhususes ja salvestusvõimalustes palju väiksema energiavajadusega.

Bioloogilise aju tehnoloogia võib samuti aidata teadlastel paremini uurida isikupärastatud organoide, mis on kasvatatud närvihäirete, näiteks Alzheimeri tõve all kannatavate patsientide nahast või vereproovidest ning nende põhjal plaanitakse uurida, kuidas geneetilised tegurid, ravimid ja toksiinid neid haigusi mõjutavad.