Deus ex machina. Зачем ученые решили подсадить в ИИ стволовые клетки человека

EurekAlert опубликовало материал о новом проекте, в рамках которого, под руководством Астонского университета (Бирмингем, Великобритания), группа ученых попытается соединить стволовые клетки человека с микрочипами.

Ученые начали работу над проектом, в рамках которого стволовые клетки человеческого мозга используются для увеличения мощности искусственного интеллекта (ИИ) и произведут революцию в вычислительной технике.

Neu-ChiP — международный проект под руководством ученых из Астонского университета, на который были выделены 3,5 млн евро. Ученые намерены продемонстрировать то, как нейроны — информационные процессоры мозга — можно использовать для повышения способности компьютеров к обучению при одновременном резком сокращении энергопотребления.

Группа ученных проведет трехлетнее исследование, в рамках которого покажет, как стволовые клетки мозга человека, размещенные на микрочипе, можно научить решать проблемы на основе данных, закладывая основы для "смены парадигмы" в технологиях машинного обучения.

ИИ все более распространен в таких разных сферах, как здравоохранение, финансы, автономные транспортные средства и распознавание речи; и вплоть до рекомендации фильмов через такие сервисы как Netflix. Технокомпании "Большой четверки" — Apple, Google, Amazon и Facebook — и многие другие вкладывают значительные средства в машинное обучение, чтобы адаптировать свои продукты и лучше понимать своих клиентов.

Однако современные электронный подходы к машинному обучению ограничены, поскольку нуждаются в постоянно растущей вычислительной мощности и высоком энергопотреблении. Относительно новая тенденция проводить "нейроморфные вычисления", суть которой состоит в имитации нейронной активности человека в электронном виде, сдерживается присущими традиционной электронике ограничениями.

В то же время, клетки человеческого мозга без особых усилий сочетают в себе эти функции и имеют чрезвычайно низкую потребность в энергии. Им для работы достаточно лишь небольшого объема богатого питательными веществами раствора.

В ходе проекта Neu-ChiP ученые разместят на микрочипах сеть стволовых клеток, подобно коре человека. Затем простимулируют клетки световым излучением. С помощью сложной трехмерной компьютерной модели они смогут наблюдать за любыми изменениями в клетках, чтобы понять, насколько те адаптируемы. Это имитация "пластичности" человеческого мозга, способного быстро адаптироваться под новую информацию.

Ожидается, что проект, который финансируется Программой Еврокомиссии "Будущие и возникающие технологии" (FET) и при участии организаций—партнеров из Великобритании, Франции, Испании, Швейцарии и Израиля, станет источником новых знаний о функционировании мозга, которые можно будет применить в разработке новых методов лечения на основе стволовых клеток.

Профессор математики в Астонском университете Дэвид Саад в свою очередь отметил: "Наша цель состоит в том, чтобы использовать невероятную вычислительную мощность человеческого мозга, чтобы значительно повысить способность компьютеров помогать нам решать сложные задачи. Мы считаем, что у этого проекта есть потенциал преодолеть нынешние ограничения вычислительной мощности и энергопотребления, чтобы в итоге обеспечить смену парадигмы в технологии машинного обучения".

А преподаватель фармакологии в Астонском университете доктор Райн Парри добавил: "Мы очень рады, что заручились поддержкой Европейской комиссии в реализации столь амбициозного проекта. Наша международная команда объединит свой опыт и будет работать вместе для создания технологий, которые, как мы надеемся, обеспечат отличные результаты, будут полезны для науки и общества в будущем".

"Наша способность превращать человеческие стволовые клетки в клетки мозга произвела революцию в изучении человеческого мозга, — отмечает преподаватель биологии стволовых клеток в Астонском университете доктор Эрик Хилл. — Этот впечатляющий междисциплинарный проект объединит ученых из разных стран мира для создания новых технологий, которые помогут лучше понять развитие нейронных сетей человека".

В проекте участвуют, в частности, коллеги из Университета Лафборо (Великобритания), Университета Барселоны (Испания), Национального центра научных исследований (CNRS, Франция), Израильского технологического института Технион (Израиль) и компании 3Brain AG (Швейцария).

По словам доцента физика доктора Хорди Сориано и профессора биологии доктора Даниэля Торнеро (Университет Барселоны), "наша способность создавать нейронные цепи и обучать их проводить анализ данных позволит по-новому взглянуть на то, как мозг обрабатывает информацию и находит решения". "Новая технология может даже помочь в разработке уникальных и захватывающих интерфейсов человека-машины".

В то же время, директор по исследованиям Национального центра научных исследований (CNRS) профессор Реми Монассон обещает, что "в Neu-ChiP мы не только будем моделировать систему, состоящую из множества чрезвычайно сложных компонентов — нейронных клеток человека, — но и постараемся пойти куда дальше". "Наша цель — привести нейронную систему в состояние, в котором она сможет выполнять нетривиальные вычисления".

"Мы стремимся создать нейроморфные схемы и объединить новые электронные устройства с биологическими нейронами, и этот проект является важным шагом на пути к реализации данной цели. В контексте синтетической биологии впечатляет то, как вычисления в живых клетках эволюционируют от цифровых к аналоговым и движутся к парадигме нейроморфных вычислений", — подчеркнули адъюнкт-профессор электротехники доктор Шахар Кватинский и доцент кафедры биомедицинской инженерии Даниель Рамез (Технион).

Соучредитель и главный научный директор 3Brain AG доктор Алессандро Маччионе в свою очередь считает, что "проект Neu-ChiP — амбициозный план по улучшению нынешних подходов к машинному обучению путем изучения сложных цепей, основываясь на работе человеческом мозге. Мы горды тем, что наши технологии служат этой новаторской и захватывающей миссии".

По словам же преподавателя кафедры биоматериалов и интерфейсных исследований в Университете Лафборо доктора Пола Роуча, "данная работа действительно объединяет невероятную междисциплинарную команду ученых, которая поможет улучшить наши собственные сильные стороны". "Этот проект направлен на революцию в способах анализа информации, используя специально созданные для этого сложные живые нейронные цепи".