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2月28日，美國科學(xué)家在《科學(xué)前沿》雜志發(fā)布了一項(xiàng)“類器官智能”計(jì)劃。

近20年來，科學(xué)家一直在使用微小的類器官，即實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的類似于成熟器官的組織，在腎臟、肺和其他器官上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。最近，約翰斯·霍普金斯大學(xué)隆伯格公共衛(wèi)生學(xué)院教授Thomas Hartung團(tuán)隊(duì)一直在研究類腦器官。這種器官雖然只有筆尖大小，但卻擁有大腦功能和結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵特征，例如神經(jīng)元和其他對(duì)學(xué)習(xí)與記憶等認(rèn)知功能至關(guān)重要的腦細(xì)胞。

“這為研究人類大腦如何工作開辟了道路。”Hartung說。

他表示，“計(jì)算機(jī)和人工智能一直在推動(dòng)技術(shù)革命，但它們正在到達(dá)‘天花板’。生物計(jì)算可以提高計(jì)算效率，突破我們目前的技術(shù)極限。”

早在2012年，Hartung就開始將人類皮膚樣本中的細(xì)胞重新編程為類似胚胎干細(xì)胞的狀態(tài)，進(jìn)而將腦細(xì)胞培養(yǎng)并組裝成功能性類器官。每個(gè)類器官含有大約5萬個(gè)細(xì)胞，相當(dāng)于果蠅神經(jīng)系統(tǒng)的大小。如今，Hartung設(shè)想用這種類腦器官建造一臺(tái)計(jì)算機(jī)。

Hartung表示，在這種“生物硬件”上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)可能會(huì)在未來10年開始緩解超級(jí)計(jì)算機(jī)的能耗需求，這種需求正變得越來越不可持續(xù)。盡管計(jì)算機(jī)處理數(shù)字和數(shù)據(jù)的計(jì)算速度比人類快，但人腦在作出復(fù)雜的邏輯決策方面卻要聰明得多，比如區(qū)分狗和貓。

“大腦仍然是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)無法比擬的。”Hartung說，“Frontier是肯塔基州最新的超級(jí)計(jì)算機(jī)，耗資6億美元，占地6800平方英尺。去年6月，它首次超過了單個(gè)人腦的計(jì)算能力，但消耗的能量要比人腦高出100萬倍。”

Hartung說，類器官智能可能需要幾十年才能驅(qū)動(dòng)一個(gè)像老鼠一樣聰明的系統(tǒng)。但通過擴(kuò)大腦類器官的生產(chǎn)，并用人工智能對(duì)其進(jìn)行訓(xùn)練，他預(yù)測，生物計(jì)算機(jī)未來將支持卓越的計(jì)算速度、處理能力、數(shù)據(jù)效率和存儲(chǔ)能力。

“我們需要幾十年時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)與任何類型計(jì)算機(jī)相媲美的目標(biāo)。”Hartung說，“但如果我們不開始為此創(chuàng)建資助計(jì)劃，這將變得更加困難。”

約翰斯·霍普金斯大學(xué)環(huán)境健康與工程助理教授Lena Smirnova表示，類器官智能還可能徹底改變神經(jīng)發(fā)育障礙和神經(jīng)退行性病變的藥物測試研究。

“我們想比較一般捐贈(zèng)者的腦類器官和自閉癥捐贈(zèng)者的腦類器官。”Smirnova說，“我們正在朝著生物計(jì)算方向開發(fā)工具，這將使我們了解自閉癥特異性神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的變化，而無須使用動(dòng)物或接觸患者，進(jìn)而了解患者存在這些認(rèn)知問題和障礙的潛在機(jī)制。”

為了評(píng)估與類器官智能合作的倫理影響，一個(gè)由科學(xué)家、生物倫理學(xué)家和公眾組成的多元化聯(lián)盟已被嵌入到團(tuán)隊(duì)中。

來源：《中國科學(xué)報(bào)》