NatElectron: ИИ на базе органоида мозга учится на 90% быстрее обычных нейросетей

Американские ученые из Университета штата Индиана в Блумингтоне создали новый тип нейросети с помощью живых органоидов мозга, выращенных из стволовых клеток. Исследование опубликовано в научном журнале Nature Electronics (NatElectron).

Органоиды имеют мало общего с настоящим мозгом человека, представляя собой миниатюрный объект из специфического типа тканей.

Хотя в нем не могут появиться мысли, эмоции и тем более сознание, такие структуры помогают изучать строение органа без необходимости проведения экспериментов на людях.

Ученые обратились к органоидам для проектирования нейросетей, поскольку биологический мозг требует намного меньше энергии по сравнению с полностью электронными системами искусственного интеллекта (ИИ). Например, нашему мозгу достаточно около 20 Вт энергии для работы в течение дня, тогда как основанному на микропроцессорах ИИ требуется около 8 млн Вт, чтобы достичь чего-то отдаленного сопоставимого.

Новая разработка под названием Brainware представляет собой органоид диаметром менее нанометра, установленный на многоэлектродную матрицу высокой плотности. Чип способен отправлять электрические сигналы в нервную ткань и считывать возникающую там электрическую активность.

Готовую кибернетическую систему протестировали в двух типах задач — распознавании речи и решении нелинейных уравнений. В первом тесте точность расшифровки фраз на японском за двое суток увеличилась с 51% до 78%.

В математических расчетах Brainware оказалась заметно быстрее искусственных нейросетей (ИНС) без блока долговременной памяти и лишь немного уступила в точности ИНС с долговременной памятью.

Однако ученые отметили, что более результативные искусственные нейросети тратили гораздо больше времени на обучение по сравнению с основанным на органоиде ИИ. В равных условиях Brainware учился на 90% быстрее полностью электронных аналогов.

По словам исследователей, их открытие стало важным шагом на пути к новому типу компьютерной архитектуры. В то же время ученые подчеркнули, что при дальнейшем развитии подобных технологий нужно учитывать этические аспекты. Кроме того, для поддержания органоидов требуют системы жизнеобеспечения, необходимость в которых отчасти сводит на нет экономию в энергопотреблении.