新華社北京3月4日電 人工智能技術方興未艾,研究人員已著手探索更具潛力的類器官智能技術(OI)。其中一個前景是以人腦細胞驅動的生物計算機,這聽起來像科幻小說,但或許距離我們并不遙遠,有望重塑現代計算機的未來并開辟全新研究領域。

據美國有線電視新聞網2日報道,美國約翰斯·霍普金斯大學研究人員以實驗室培養出的類腦器官為基礎,進行類器官智能技術研究。他們在最新出版的學術期刊《科學前沿》撰文介紹了研究構想和進展。

??筆尖大的類腦結構

 約翰斯·霍普金斯大學研究人員自2012年嘗試培養類腦器官。他們從人體皮膚組織提取細胞,將其改造成類似胚胎干細胞的結構,用于培養類腦器官。類腦器官只有筆尖大小,每個含約5萬個細胞,相當于一只果蠅神經系統的細胞數量。由于具備神經元,類腦器官有可能具備學習和記憶等基本功能。

 在約翰斯·霍普金斯大學發表的聲明中,主要研究人員托馬斯·哈通說,借助類腦器官展開研究,可以避免用人腦做研究所面臨的不少倫理問題,為研究人腦工作機制打開新局面。

 哈通和自己的同事構想,以類腦器官為“硬件”,有望開發出比超級計算機更節能的“生物計算機”。哈通認為,雖然當代技術革命由計算機和人工智能技術驅動,但其發展已“接近天花板”。

??人腦和電腦哪個更強

 計算機問世以來,人腦和電腦哪個更強大的問題隨之出現。

 就快速大量處理數據的能力而言,計算機似乎遠遠超過人腦。以AlphaGo為例,這款人工智能圍棋軟件“輕松學過”16萬個棋局,而一個人即使每天學習5個小時也要175年才能完成同等的訓練量。

 然而,一旦涉及復雜的邏輯問題,例如分辨貓和狗,人腦則輕易勝出。就能源利用效率而言,人腦表現也更為優異。

 美國能源部下屬橡樹嶺國家實驗室開發的超級計算機“前沿”造價6億美元,重3629公斤,每個機柜重量相當于兩輛皮卡。哈通說,這臺計算機的運算能力直到去年6月才首次超過單個人的大腦運算能力,但所耗能量是人腦所需的100萬倍。由此可見,“現代計算機還是沒法跟人腦相比”。

 人腦儲存信息的能力超強,估計能儲存2500萬億字節信息。與此同時,計算機的儲存能力已接近極限,現有技術很難在微小的芯片上再增加更多晶體管。

     研究剛起步

 研究人員因此寄希望于生物計算機和類器官智能技術。哈通將類器官智能技術定義為,“在實驗室培養的類人腦模型內再現學習、感覺處理等認知功能”。

 他說,對于發展類器官智能技術而言,目前所能培養出的類腦器官“太小了”,每個大小只及人腦的300萬分之一,記憶儲存量僅8億字節。另外,類器官智能需要至少1000萬個細胞,而目前每個類腦器官只有5萬個細胞。

 研究人員還得想招數:如何向類腦器官輸入信息,以及如何從類腦器官讀取信息?目前,他們開發了一種腦機界面裝置,好似一頂戴在類腦器官上的“腦電圖帽”。這是一層易彎曲的外殼,上面布滿微小電極,既可以接收類腦器官發出的信號,也可以向它輸送信號。

 研究人員還計劃將生物工程學、機器學習能力和其他創新技術應用到類器官智能技術研究中。

 類器官研究近20年來漸成規模,一些研究人員在實驗室培養出模擬腎臟、肺等人體器官功能的小型類器官,主要用于研究試驗,減少人體和動物試驗。類器官智能技術研究則剛剛起步。哈通預計,要想使類器官智能技術達到與老鼠腦力相當的水平,仍需要數十年時間。(袁原)