生物计算机(生物计算机特点)

人脑在计算机上占有优势，那么下一步合乎逻辑的步骤是什么呢？

试图让计算机变得更像人脑并不是一个新现象。然而，约翰·霍普金斯大学的一组研究人员认为，通过使用真实的神经元来更直接地理解这个概念可能会有很多好处，尽管在我们达到这个目标之前还有一些障碍需要首先跨越。

在最近的一篇论文中，该团队列出了一份路线图，说明了在我们创建由人脑细胞（尽管不是取自人脑）驱动的生物计算机之前需要做些什么。此外，据一位研究人员称，与目前的计算机相比，拟议中的“类器官智能（organoid intelligence）”有一些明显的好处。

约翰霍普金斯大学环境健康与工程系的研究员、该论文的作者之一托马斯·哈东（Thomas Hartung）表示：“我们一直试图让我们的计算机更像大脑。至少在理论上，大脑在本质上是计算机无法比拟的。”

它是活的（某种程度上？）

类器官是在实验室中生长的小块组织，类似于整个器官；它们包含器官的许多特化细胞类型和一些内部结构。它们使研究人员无需进行人体或动物试验就能进行研究。托马斯·哈东和他的同事一直在研究从人类脑细胞中生长出来的类器官。2012年，他开始从人类皮肤样本中培养干细胞，并将其重新编程，使其处于类似干细胞的状态。这些类器官很小，大约只有笔尖那么大，但它们含有许多神经元（大约5万个）和其他各种结构，这些结构使它们能够学习和记忆。

根据托马斯·哈东的说法，这些细胞可以用来制造电脑，这有几个好处。首先，与传统计算机，尤其是超级计算机相比，这种机器的能源消耗更少。人脑比计算机学得更快，消耗的能量更少。例如，围棋算法 AlphaGo 是根据16万场业余围棋比赛的数据进行训练的。对于人类来说，玩这些游戏需要非常长的时间，但人类在围棋上仍然表现出色。此外，人类大脑非常擅长存储数据 —— 据估计，它可以存储250万GB的数据。

理论上，类器官计算机也将占用更少的空间。在未来，它们可能会有一个三维结构（而不仅仅是培养皿上的东西），这意味着它们的细胞密度可以大大增加，神经元之间可以形成更多的连接。最后，虽然完全非人类的计算机更擅长处理大量数据，但人类的大脑更擅长做出合乎逻辑的决定 —— 比如能够快速识别动物。

伦敦玛丽女王大学（Queen Mary University of London）电子工程和计算机科学助理教授苏克帕尔·吉尔（Sukhpal Gill）同样看到了这种计算的潜力。他指出，能源消耗是计算、人工智能和机器学习的一个很大限制。另一方面，人类的脑细胞可以轻松地整合这些任务，而且对能量的需求也非常低，只需要相对少量的富含营养的溶液就能发挥作用。

前路漫漫

然而，在这些生物计算机成为现实之前，还有大量的工作要做。最紧迫的问题之一是规模。托马斯·哈东指出，类器官细胞需要从5万个增加到接近1000万个。但这些细胞很难维持在超过半毫米的尺寸上，因为供给它们的氧气和营养物质无法轻易到达中心，这意味着你手上可能有一个“腐烂的核心”。托马斯·哈东说，一种解决方案可能是灌注，或将液体输送到类器官内部。

另外，研究人员还需要找到与类器官交流的新方法，与它们交换信息，就像计算机的工作方式一样。提高记忆力也很重要。目前，大脑类器官只能保存短期记忆。例如，你可以训练它们玩乒乓游戏，但第二天它们就会忘记一切。部分原因可能与类器官缺乏小胶质细胞有关。这是一种免疫细胞，也出现在大脑中，执行突触修剪，或杀死多余的突触，使健康的大脑正常运作。

此外，还有关于创造和生长脑细胞，以及这些类器官是否会存活的伦理问题 —— 如果它们能发展出一种意识或体验疼痛。因此，托马斯·哈东指出，他的团队一直在与生物伦理学家合作，以评估并确保一切都以一种不会在道德上令人恐惧的方式完成。

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