Китайские учёные разрабатывают биокомпьютер, объединяющий органоиды человеческого мозга на чипе, с целью управления человекоподобными роботами

Китайские ученые разрабатывают биокомпьютер, который объединяет органоиды человеческого мозга на чипе для управления роботами-гуманоидами. Интерфейс, получивший название MetaBOC, позволит нейронам получать, интерпретировать и реагировать на электрические сигналы. Это не только позволяет роботам выполнять различные задачи автономно, но и улучшает их возможности обучения.

Интерфейсы «мозг-на-чипе» — это относительно новая концепция, в которой клетки человеческого мозга выращиваются на кремниевых чипах для управления электронными или бионическими устройствами. Даже на ранних стадиях разработки эти биологические компьютеры, содержащие человеческие нейроны, обучаются быстрее и потребляют гораздо меньше энергии, чем искусственные нейронные сети, используемые в настоящее время для искусственного интеллекта.

Первая концепция такого типа была разработана в Австралии в рамках проекта DishBrain. Исследователи вырастили на чипе около 800 000 нейронов и поместили их в смоделированную среду. После цикла обучения с подкреплением группа нейронов научилась играть в настольный теннис (виртуальный настольный теннис) всего за 5 минут.

Бретт Каган, главный научный сотрудник Cortical Labs, разработавшей концепцию DishBrain, рассказал New Atlas: «Эти биологические системы, даже такими простыми и несовершенными, как сейчас, все же лучше, чем лучшие алгоритмы глубокого обучения. Позже появились подобные системы», например, в Wetware Computing Университета Индианы от Brainoware и швейцарского стартапа FinalSpark.

Проект MetaBOC направлен на интеграцию встроенных мозговых интерфейсов в роботов-гуманоидов. Одна из целей концепции — интеграция органоидов человеческого мозга в искусственные тела. Проект разработали исследователи из Тяньцзиньского университета и Южного университета науки и технологий в Китае. Следует отметить, что изображение небольшого робота с мини-мозгом, подобное приведенному ниже, представляет собой лишь макет робота с новым интерфейсом, а не реальный прототип.

Органоиды, выращенные с помощью ультразвуковой стимуляции

Интерфейс, разработанный китайскими исследователями, состоит из двух частей: кремниевого чипа с электродами и органоидов мозга, выращенных вне тела.

Обратите внимание: Японские ученые осваивают технологии создания детей из клеток кожи.

Последний был создан с использованием плюрипотентных стволовых клеток человека для формирования трехмерных кластеров. В отличие от двумерных клеточных культур, эти кластеры могут образовывать сложные нейронные связи, сравнимые с таковыми во всем мозге.

Чтобы развить способность получать электрические сигналы и реагировать на них, органоиды выращивали, стимулируя их ультразвуком низкой интенсивности. Чип позволяет им получать и отправлять сигналы для взаимодействия с подключенным роботом для выполнения физических задач, таких как обход препятствий и манипулирование объектами. «Он [интерфейс] использует кодирование, декодирование и обратную связь по стимулам для взаимодействия с внешней информацией», — пояснил в пресс-релизе Донг Мин из Тяньцзиньского университета.

Команда также планирует использовать искусственный интеллект для облегчения обработки информации. Кроме того, будет разработано программное обеспечение с открытым исходным кодом в качестве интерфейса между встроенным биокомпьютером и другими электронными устройствами. Эксперты заявили, что это будет «первая в мире интеллектуальная информационная система «мозг на кристалле» с полностью открытым исходным кодом".

Возможность восстановления повреждений мозга

Исследователи полагают, что их органоиды можно использовать не только в робототехнике, но и для восстановления повреждений головного мозга. В другом исследовании той же команды было показано, что технология ультразвуковой стимуляции низкой интенсивности значительно улучшает пролиферацию клеток-предшественников нейронов и созревание нейронов в корковых органоидах.

Для дальнейшего изучения своей гипотезы исследователи трансплантировали обработанные ультразвуком органоиды в поврежденную соматосенсорную кору взрослых мышей. Результаты: пересаженные кластеры показали более высокий уровень созревания и повышенную активность гамма-волн (коррелирует с высокими уровнями концентрации).

Кроме того, ультразвук низкой интенсивности улучшил патологические отклонения в органоидных моделях с микроцефалией — заболеванием, характеризующимся аномально маленькими головами. Это говорит о том, что у этой технологии есть потенциал для лечения травм головного мозга и нарушений развития.

«Органоиды человеческого мозга обеспечивают захватывающую платформу для моделирования неврологических заболеваний и многообещающий подход к восстановлению мозга», — объяснили исследователи в своей статье. Однако это исследование все еще находится на ранней стадии, и существует множество вопросов, таких как эффективность и безопасность процедуры, остаются без ответа.

Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.

Источник статьи: Китайские учёные разрабатывают биокомпьютер, объединяющий органоиды человеческого мозга на чипе, с целью управления человекоподобными роботами.