儘管人工智能有令人印象深刻的記錄，但其計算能力與人腦相比卻相形見絀。現在，科學家們揭開了一條推動計算發展的革命性道路：類器官智能，實驗室培育的大腦類器官充當生物硬件。

人工智能（AI）長期以來一直受到人腦的啟發。這種方法被證明是非常成功的。人工智能擁有令人印象深刻的成就–從診斷醫療狀況到創作詩歌。儘管如此，原始模型仍然在許多方面優於機器。這就是為什麼，例如，我們可以通過網上瑣碎的圖像測試”證明我們的人性”。如果我們不試圖讓人工智能更像大腦，而是直接從源頭開始呢？

跨越多個學科的科學家們正在努力創造革命性的生物計算機，其中腦細胞的三維培養物，稱為腦器官，作為生物硬件。他們在《科學前沿》（Frontiers in Science）雜誌上描述了他們實現這一願景的路線圖。

實驗室培養的大腦類器官的放大圖像，帶有不同類型細胞的熒光標記。(粉紅色-神經元；紅色-少突膠質細胞；綠色-星形膠質細胞；藍色-所有細胞核）。資料來源：托馬斯-哈通，約翰霍普金斯大學

“我們把這個新的跨學科領域稱為’類器官智能’（OI），”約翰霍普金斯大學的托馬斯-哈同教授說。”一個由頂級科學家組成的團體已經聚集起來開發這項技術，我們相信它將開啟一個快速、強大和高效的生物計算新時代。”

什麼是腦器官，為什麼它們會成為強大的計算機？

腦器官是一種實驗室培養的細胞文化。儘管腦器官不是”迷你大腦”，但它們共享大腦功能和結構的關鍵方面，如神經元和其他腦細胞，它們對學習和記憶等認知功能至關重要。此外，大多數細胞培養物是平坦的，而類器官有一個三維結構。這使培養物的細胞密度增加了1000倍，意味著神經元可以形成更多的連接。

但是，即使大腦器官是對大腦的良好模仿，為什麼它們會成為好的計算機？畢竟，計算機不是比大腦更聰明和更快嗎？

類器官智能。生物計算的新領域信息圖。資料來源：Frontiers/約翰霍普金斯大學

哈同解釋說：”雖然矽基計算機在數字方面當然更好，但大腦在學習方面更好。例如，AlphaGo[在2017年擊敗世界頭號圍棋選手的人工智能]是根據16萬場比賽的數據訓練的。一個人必須每天下5個小時，超過175年才能經歷這些遊戲。”

大腦不僅是卓越的學習者，它們也更節能。例如，訓練AlphaGo所花費的能量比維持一個活躍的成年人十年所需的能量還要多。

“大腦還具有驚人的存儲信息的能力，估計有2500TB，我們正在達到矽計算機的物理極限，因為我們無法將更多的晶體管裝入一個小小的芯片。但是大腦的接線方式完全不同。它有大約1000億個神經元，通過超過1015個連接點連接。與我們目前的技術相比，這是一個巨大的功率差異。”

類器官智能生物計算的新領域信息圖

類器官智能生物計算機會是什麼樣子？

根據哈通的說法，目前的大腦有機體需要擴大規模以實現有機體智能。”他們太小了，每個都包含大約5萬個細胞。他解釋說：”對於有機智能，我們需要將這個數字增加到1000萬。

同時，作者們還在開發與有機體溝通的技術：換句話說，向它們發送信息並讀出它們的”想法”。作者計劃從不同的科學學科中調整工具，如生物工程和機器學習，以及設計新的刺激和記錄設備。

類器官智能需要不同的技術來與大腦類器官溝通信息圖。資料來源：Frontiers/約翰霍普金斯大學

“我們開發了一種腦機接口設備，這是一種用於有機體的腦電圖帽，我們在去年8月發表的一篇文章中介紹了它。它有著一個靈活的外殼，上面密佈著微小的電極，既能接收來自類器官的信號，又能向它傳輸信號，”哈同說。作者設想，最終，OI將整合廣泛的刺激和記錄工具。這些將協調相互連接的類器官網絡之間的互動，實現更複雜的計算。

有機體智能可以幫助預防和治療神經系統疾病

有機體智能的前景超越了計算，進入了醫學領域。由於諾貝爾獎獲得者約翰-格登和山中伸彌開發的一項突破性技術，大腦有機體可以從成人組織中產生。這意味著科學家們可以從患有神經疾病（如阿爾茨海默病）的病人的皮膚樣本中開發出個性化的腦器官。然後他們可以進行多種測試，研究遺傳因素、藥物和毒素如何影響這些病症。

類器官智能將推動醫學研究和創新信息圖

“通過有機體智能，我們也可以研究神經系統疾病的認知方面，”哈同說。”例如，我們可以比較來自健康人和阿爾茨海默氏症患者的器官中的記憶形成，並嘗試修復相對的缺陷。我們還可以使用有機體來測試某些物質，如殺蟲劑，是否會導致記憶或學習問題。”

考慮到倫理因素

創造能夠學習、記憶和與環境互動的人腦器官，會引發複雜的倫理問題。例如，他們能否發展出意識，即使是最基本的形式？他們能不能體驗到疼痛或痛苦？人們對由其細胞製成的腦器官有什麼權利？

“嵌入式倫理學”將確保負責任地開發類器官智能信息圖。資料來源：Frontiers/約翰霍普金斯大學

作者敏銳地意識到了這些問題：”我們願景的一個關鍵部分是以道德和社會責任的方式開發有機體智能，為此，我們從一開始就與倫理學家合作，建立一個’嵌入式倫理’方法。隨著研究的發展，所有的倫理問題都將由科學家、倫理學家和公眾組成的團隊持續評估。”

我們離第一個有機體智能還有多遠？

儘管有機體智能仍處於起步階段，該文章的共同作者之一–皮質實驗室的布雷特-卡根博士最近發表的一項研究提供了概念的證明。他的團隊表明，一個正常的、扁平的腦細胞培養物可以學習玩視頻遊戲Pong。