Sau đó bànđặt tại Sự diệt vong. Công ty khởi nghiệp Cortical Labs của Úc tuyên bố (thông qua) đã có một bước tiến ngoạn mục trong lĩnh vực điện toán sinh học bằng cách huấn luyện tế bào não người được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm để tương tác với trò chơi bắn súng nổi tiếng từ những năm 1990. Đằng sau hình ảnh gần như khiêu khích về một cụm tế bào thần kinh đối đầu với những con quỷ pixel là một thách thức lớn về mặt công nghệ: hiểu cách mạng lưới thần kinh sống có thể học hỏi, thích ứng và phản ứng với môi trường kỹ thuật số trong thời gian thực.
Thí nghiệm dựa trên một con chip có tên CL1, một hệ thống lai kết hợp thiết bị điện tử silicon và tế bào thần kinh sống của con người. Mỗi đơn vị mang khoảng 200.000 tế bào não thu được từ tế bào gốc, chính chúng được lấy từ nguồn hiến tặng sinh học. Những tế bào thần kinh này rõ ràng không hoạt động Sự diệt vong giống như một con người ở bàn phím của mình. Chúng nhận các tín hiệu điện phản ánh các yếu tố nhất định của trò chơi, sau đó tạo ra hoạt động thần kinh mà hệ thống hiểu là mệnh lệnh.
Một máy tính sinh học đối mặt với một trong những game mang tính biểu tượng nhất trên PC
Sự diệt vong không được chọn ngẫu nhiên. Trong nhiều năm, trò chơi đình đám của id Software đã trở thành một loại thử nghiệm không chính thức để chứng minh tính linh hoạt của một công nghệ. Chúng tôi đã thấy nó hoạt động trên máy tính, máy bán hàng tự động, đồng hồ được kết nối và thậm chí cả những thiết bị không thể tin được. Lần này, thử thách lại khác: vấn đề không chỉ là vận hành trò chơi mà còn là cho phép một mạng lưới các nơ-ron sinh học tương tác với vũ trụ của nó.
Đi bộ quan trọng hơn so với bànmà Cortical Labs đã sử dụng để chứng minh khả năng học tập của nền văn hóa thần kinh của nó. Trò chơi vợt dựa trên một môi trường hai chiều đơn giản với ít hành động có thể thực hiện được. Sự diệt vongnó áp đặt không gian 3D, chuyển động, kẻ thù, phát bắn, thay đổi hướng và hình thức ra quyết định phức tạp hơn nhiều.
Làm sao tế bào não có thể chơi Doom?
Nguyên tắc này bao gồm việc chuyển đổi môi trường kỹ thuật số của trò chơi thành các xung điện mà tế bào thần kinh có thể hiểu được. Khi kẻ thù xuất hiện hoặc khi một hành động trở nên cần thiết, các điện cực của chip CL1 sẽ kích thích một số khu vực nuôi cấy tế bào thần kinh nhất định. Đổi lại, hoạt động điện do các tế bào này tạo ra sẽ được ghi lại, phân tích và sau đó chuyển đổi thành các lệnh trong trò chơi: bắn, xoay người, tiến về phía trước hoặc phản ứng với mối đe dọa.
Các nhà nghiên cứu theo dõi hoạt động này từ máy tính, dưới dạng hàng nghìn tín hiệu. Mục tiêu không phải là để có được một trò chơi mượt mà hay ngoạn mục mà là để kiểm tra xem mạng sống có thể sửa đổi hành vi của nó trong quá trình thử nghiệm hay không. Nói cách khác, hệ thống không chỉ phản ứng một cách máy móc với kích thích: nó phải điều chỉnh dần dần các phản ứng của mình để đạt được mục tiêu tốt hơn.
Sự khởi đầu vụng về nhưng có dấu hiệu của sự học hỏi
Những nỗ lực đầu tiên không hề gợi nhớ đến một người chơi có kinh nghiệm. Alon Loeffler, một nhà khoa học tại Cortical Labs, đã mô tả các tế bào thần kinh hoạt động giống như một người mới bắt đầu: Chúng thường xuyên va vào tường, bắn sai hướng và thực hiện một loạt chuyển động lộn xộn. Tuy nhiên, khi quá trình huấn luyện tiến triển, hệ thống bắt đầu nhắm mục tiêu vào kẻ thù thường xuyên hơn.
Hiệu suất vẫn còn thô sơ. Các cú đánh không phải lúc nào cũng chính xác, các chuyển động có vẻ thất thường và việc loại bỏ đối thủ thường đòi hỏi nhiều nỗ lực. Nhưng đối với Cortical Labs, sự thú vị của thí nghiệm này nằm ở chỗ khác: chứng tỏ rằng các nền văn hóa tế bào thần kinh sống, khi được tích hợp vào một thiết bị máy tính, có thể phát triển một hình thức học tập có mục tiêu.
Chip CL1, giữa khoa học thần kinh, AI và công nghệ sinh học
CL1 không được thiết kế đơn giản như một thiết bị gây tò mò trong phòng thí nghiệm. Cortical Labs trình bày công nghệ của mình như một nền tảng có thể lập trình để đưa các tế bào thần kinh sống vào các loại nhiệm vụ khác nhau. Trò chơi điện tử ở đây đóng vai trò như một minh chứng trực quan và dễ hiểu, nhưng các ứng dụng được dự kiến vượt xa mục đích giải trí.
Trong lĩnh vực y tế, một hệ thống như vậy có thể giúp nghiên cứu chức năng của mạng lưới thần kinh con người, mô hình hóa một số bệnh thần kinh hoặc kiểm tra tác động của các phân tử lên tế bào sống. Sàng lọc thuốc, nghiên cứu về rối loạn nhận thức, y học cá nhân hóa và nghiên cứu về học tập sinh học là một trong những con đường nghiêm túc nhất.
Con đường cho điện toán tiết kiệm năng lượng hơn
Lời hứa khác liên quan đến hiệu quả năng lượng. Bộ não con người hoạt động với mức tiêu thụ cực thấp so với công suất của nó, thường ước tính khoảng 20 watt. Ngược lại, các trung tâm dữ liệu và chip dùng cho trí tuệ nhân tạo lại yêu cầu lượng điện đáng kể, đặc biệt là cho việc đào tạo và suy luận các mô hình lớn.
Cortical Labs không tuyên bố sẽ thay thế AI hiện tại bằng tế bào sống. Brett Kagan, giám đốc khoa học của công ty, trình bày cách tiếp cận này như một cách mở ra những khả năng mới, bổ sung cho các hệ thống kỹ thuật số truyền thống. Ý tưởng là tận dụng các đặc tính đặc trưng của sinh vật sống: tính dẻo, khả năng thích ứng, học hỏi nhanh và tỉnh táo.
Một công nghệ vẫn còn xa mới được sử dụng trong công nghiệp
Bất chấp tiềm năng của nó, máy tính sinh học vẫn còn ở giai đoạn thử nghiệm. Các tế bào này có tuổi thọ giới hạn, khoảng vài tháng và kết quả vẫn chưa đủ ổn định để coi là sản xuất hoặc lập trình quy mô lớn đáng tin cậy. Cũng cần phải duy trì tế bào thần kinh trong điều kiện sinh học nghiêm ngặt, điều này làm phức tạp đáng kể hoạt động của các hệ thống như vậy.
Các câu hỏi về đạo đức cũng xuất hiện. Ngay cả khi nền văn hóa 200.000 tế bào thần kinh không tạo thành bộ não có ý thức, ý tưởng kết nối tế bào sống của con người với phần mềm đặt ra câu hỏi về các giới hạn cần đặt ra, các quy trình nghiên cứu và cách giám sát công việc này khi hệ thống trở nên phức tạp hơn.
Thêm một bước nữa hướng tới điện toán phần mềm ướt
Kinh nghiệm thực hiện với Sự diệt vong vẫn chưa biến tế bào thần kinh của con người thành những người chơi tự trị hoặc thay thế cho các bộ xử lý hiện đại. Đúng hơn, nó minh họa một xu hướng mới nổi: sự xích lại gần nhau giữa sinh học và khoa học máy tính, đôi khi được gọi là máy tính phần mềm ướt. Trong tầm nhìn này, các tế bào sống không còn được nghiên cứu bằng máy móc nữa mà trở thành một phần tích cực của hệ thống tính toán.
Do đó, cuộc trình diễn ngoạn mục này đóng vai trò như một sự trình diễn cũng như một tín hiệu khoa học. Bằng cách dạy mạng lưới tế bào thần kinh của con người tương tác với một trò chơi điện tử phức tạp, Cortical Labs cho thấy rằng điện toán của ngày mai có thể không chỉ dựa vào silicon. Giữa lời hứa về y tế, nghiên cứu cơ bản và tìm kiếm AI ít tiêu tốn năng lượng hơn, máy tính sinh học đang dần rời khỏi lĩnh vực khoa học viễn tưởng để bước vào lĩnh vực công nghệ cần được giám sát rất chặt chẽ.
