約翰霍普金斯大學的研究人員在”類器官智能”的新領域取得突破。據研究人員稱，由人類腦細胞驅動的”生物計算機”可能在我們的有生之年被開發出來。這項技術預計將成倍地擴大現代計算的能力，並開闢新的研究領域。

最近發表在《科學前沿》雜誌上的一篇文章概述了該團隊的”類器官智能”計劃。

“帶領這項工作的約翰霍普金斯大學彭博公共衛生學院和懷特工程學院的環境健康科學教授托馬斯-哈同說：”計算和人工智能一直在推動技術革命，但它們正在達到一個上限。”生物計算是壓縮計算能力和提高其效率的巨大努力，以突破我們目前的技術極限。”

托馬斯-哈同實驗室生產的腦器官模型的放大圖像，染色後顯示為洋紅色的神經元，藍色的細胞核，以及紅色和綠色的其他支持細胞。資料來源：Jesse Plotkin/約翰霍普金斯大學

近二十年來，科學家們一直在使用微小的器官組織，即類似於完全生長的器官的實驗室培養的組織，來進行腎臟、肺部和其他器官的實驗，而不需要藉助於人類或動物試驗。最近，哈同和約翰-霍普金斯大學的同事們一直在研究大腦器官，即具有神經元和其他特徵的筆點大小的球體，有望維持學習和記憶等基本功能。

哈同說：”這開啟了對人類大腦如何工作的研究。”因為你可以開始操縱這個系統，做一些你在道德上無法用人類大腦做的事情。”

實驗室在2012年開始使用來自人類皮膚樣本的細胞，將其重新編程為類似胚胎幹細胞的狀態，將腦細胞生長並組裝成功能性器官。每個類器官包含約50000個細胞，大約相當於一隻果蠅的神經系統的大小。他現在設想用這種大腦類器官建立一個未來的計算機。

在這種”生物硬件”上運行的計算機可能在未來十年開始緩解超級計算的能源消耗需求，這種需求正變得越來越不可持續。儘管計算機處理涉及數字和數據的計算比人類更快，但大腦在做出複雜的邏輯決定方面要聰明得多，比如區分狗和貓。

托馬斯-哈同在他位於約翰霍普金斯大學彭博公共衛生學院的實驗室裡與腦器官在一起。資料來源：威爾-柯克/約翰霍普金斯大學

“大腦仍然是現代計算機無法比擬的，”哈同說。”Frontier”是肯塔基州最新的超級計算機，是一個價值6億美元、佔地6800平方英尺的裝置。僅在去年6月，它首次超過了單個人腦的計算能力–但使用的能量是100萬倍。”

可能需要幾十年的時間，類器官智能才能為像老鼠一樣聰明的系統提供動力。但是，通過擴大腦器官的生產規模，用人工智能訓練它們，他預見到未來生物計算機將支持卓越的計算速度、處理能力、數據效率和存儲能力。

哈同說：”在我們實現與任何類型的計算機相媲美的目標之前，還需要幾十年的時間。但如果我們不開始為此創建資金項目，它將會更加困難。”

共同領導調查的約翰霍普金斯大學環境健康和工程系助理教授Lena Smirnova說，類器官智能也可以徹底改變神經發育障礙和神經變性的藥物測試研究。

斯米爾諾瓦說：”我們想比較來自典型發育的捐贈者的腦器官和來自自閉症捐贈者的腦器官。我們正在開發的生物計算工具，也是讓我們了解自閉症特有的神經元網絡變化的工具，而不必使用動物或接觸病人，這樣我們就可以了解病人為什麼有這些認知問題和障礙的根本機制。”

為了評估利用類器官智能工作的倫理影響，一個由科學家、生物倫理學家和公眾成員組成的不同聯盟已經被嵌入到團隊中。