Deus ex machina. Навіщо вчені вирішили підсадити в ІІ стовбурові клітини людини

EurekAlert опублікувало матеріал про новий проект, в рамках якого, під керівництвом Астонського університету (Бірмінгем, Великобританія), група вчених спробує поєднати стовбурові клітини людини з мікрочіпами.

Вчені почали роботу над проектом, в рамках якого стовбурові клітини людського мозку використовуються для збільшення потужності штучного інтелекту (ІІ) і зроблять революцію в обчислювальній техніці.

Neu-ChiP — міжнародний проект під керівництвом вчених з Астонського університету, на який були виділені 3,5 млн євро. Вчені мають намір продемонструвати, як нейрони — інформаційні процесори мозку — можна використовувати для підвищення здатності комп'ютерів до навчання при одночасному різкому скороченні енергоспоживання.

Група вчених проведе трирічне дослідження, в рамках якого покаже, як стовбурові клітини мозку людини, розміщені на мікрочіпі, можна навчити вирішувати проблеми на основі даних, закладаючи основи для "зміни парадигми" в технологіях машинного навчання.

ІІ все більш поширений в таких різних сферах, як охорона здоров'я, фінанси, автономні транспортні засоби та розпізнавання мови; і аж до рекомендації фільмів через такі сервіси, як Netflix. Технокомпанія "Великої четвірки" — Apple, Google, Amazon і Facebook — і багато інших вкладають значні кошти в машинне навчання, щоб адаптувати свої продукти і краще розуміти своїх клієнтів.

Однак сучасні електронний підходи до машинного навчання обмежені, оскільки потребують постійно зростаючої обчислювальної потужності і високого енергоспоживання. Відносно нова тенденція проводити "нейроморфние обчислення", суть якого полягає в імітації нейронної активності людини в електронному вигляді, стримується властивими традиційної електроніці обмеженнями.

У той же час клітини людського мозку без особливих зусиль поєднують в собі ці функції і мають надзвичайно низьку потребу в енергії. Їм для роботи достатньо лише невеликого обсягу багатого поживними речовинами розчину.

В ході проекту Neu-ChiP вчені розмістять на мікрочіпах мережу стовбурових клітин, подібно корі людини. Потім простимулюють клітини світловим випромінюванням. За допомогою складної тривимірної комп'ютерної моделі вони зможуть спостерігати за будь-якими змінами в клітинах, щоб зрозуміти, наскільки ті адаптованості. Це імітація "пластичності" людського мозку, здатного швидко адаптуватися під нову інформацію.

Очікується, що проект, який фінансується Програмою Єврокомісії "Майбутні і нові технології" (FET) і за участю організацій-партнерів з Великобританії, Франції, Іспанії, Швейцарії та Ізраїлю, стане джерелом нових знань про функціонування мозку, які можна буде застосувати в розробці нових методів лікування на основі стовбурових клітин.

Професор математики в Астонського університеті Девід Саад в свою чергу зазначив: "Наша мета полягає в тому, щоб використовувати неймовірну обчислювальну потужність людського мозку, щоб значно підвищити здатність комп'ютерів допомагати нам вирішувати складні завдання. Ми вважаємо, що у цього проекту є потенціал подолати нинішні обмеження обчислювальної потужності і енергоспоживання, щоб в результаті забезпечити зміну парадигми в технології машинного навчання ".

А викладач фармакології в Астонському університеті доктор Райн Паррі додав: "Ми дуже раді, що заручилися підтримкою Європейської комісії в реалізації такого амбіційного проекту. Наша міжнародна команда об'єднає свій досвід і буде працювати разом для створення технологій, які, як ми сподіваємося, забезпечать відмінні результати, будуть корисні для науки і суспільства в майбутньому ".

"Наша здатність перетворювати людські стовбурові клітини в клітини мозку зробила революцію у вивченні людського мозку, — зазначає викладач біології стовбурових клітин в Астонському університеті доктор Ерік Хілл. — Цей вражаючий міждисциплінарний проект об'єднає вчених з різних країн світу для створення нових технологій, які допоможуть краще зрозуміти розвиток нейронних мереж людини ".

У проекті беруть участь, зокрема, колеги з Університету Лафборо (Великобританія), Університету Барселони (Іспанія), Національного центру наукових досліджень (CNRS, Франція), Ізраїльського технологічного інституту Техніон (Ізраїль) і компанії 3Brain AG (Швейцарія).

За словами доцента фізики доктора Хорді Соріано і професора біології доктора Даніеля Торнер (Університет Барселони), "наша здатність створювати нейронні ланцюги і навчати їх проводити аналіз даних дозволить по-новому поглянути на те, як мозок обробляє інформацію і знаходить рішення". "Нова технологія може навіть допомогти в розробці унікальних і захоплюючих інтерфейсів людини-машини".

У той же час директор з досліджень Національного центру наукових досліджень (CNRS) професор Ремі Монассон обіцяє, що "в Neu-ChiP ми не тільки будемо моделювати систему, що складається з безлічі надзвичайно складних компонентів — нейронних клітин людини, — але і постараємося піти куди далі ". "Наша мета — привести нейронну систему в стан, в якому вона зможе виконувати нетривіальні обчислення".

"Ми прагнемо створити нейроморфні схеми і об'єднати нові електронні пристрої з біологічними нейронами, і цей проект є важливим кроком на шляху до реалізації цієї мети. У контексті синтетичної біології вражає те, як обчислення в живих клітинах еволюціонують від цифрових до аналогових і рухаються до парадигми нейроморфних обчислень ", — підкреслили ад'юнкт-професор електротехніки доктор Шахар Кватінскій і доцент кафедри біомедичної інженерії Даніель Рамез (Техніон).

Співзасновник і головний науковий директор 3Brain AG доктор Алессандро Маччіоне в свою чергу вважає, що "проект Neu-ChiP — амбітний план щодо поліпшення нинішніх підходів до машинного навчання шляхом вивчення складних ланцюгів, грунтуючись на роботі людському мозку. Ми горді тим, що наші технології служать цій новаторській і захоплюючій місії ".

За словами ж викладача кафедри біоматеріалів і інтерфейсних досліджень в Університеті Лафборо доктора Пола Роуча, "дана робота дійсно об'єднує неймовірну міждисциплінарну команду вчених, яка допоможе поліпшити наші власні сильні сторони". "Цей проект спрямований на революцію в способах аналізу інформації, використовуючи спеціально створені для цього складні живі нейронні ланцюги".