Човешкият мозък извършва забележително сложни изчисления, използвайки само около 20 вата мощност, което е малка част от енергията, консумирана от конвенционалните изчислителни системи. Вдъхновени от тази ефективност, учени са разработили невроморфни чипове или процесори, вдъхновени от мозъка, в които интегрират паметта и обработката на едно и също локално място, подобно на синапсите. Те са по-енергийно ефективни от конвенционалните компютърни чипове, които обработват данни непрекъснато, тъй като невроморфните чипове работят само по време на активни събития.
Но мащабирането на невроморфните системи, за да съответстват на сложността на човешката кора, остава трудно, което подтиква учените да изследват биохибридните компютри, които интегрират жива невронна тъкан с електронни системи. В проучване, публикувано във Frontiers in Artificial Intelligence, изследователи от Университета в Бристъл демонстрират, че органоидите на човешкия мозък могат да разпознават брайлови символи на експериментална платформа, която преобразува входните данни от тактилните сензори в сигнали, които органоидите могат да обработват. Това проправя пътя за потенциално използване на мозъчните органоиди като биохибридни изчислителни елементи за по-енергийно ефективни компютри.
"Можем да вземем информация от истински тактилен сензор, да я превърнем във форма, която жива невронна мрежа може да получи, и след това да възстановим смислена информация от органоидния отговор", заявява Тиани Лиу (Tianyi Liu), докторант в университета в Бристъл и съавтор на изследването. "Това ни дава практичен начин да свържем изкуствени сензори с биологични невронни системи, което е много интересен възможен път към по-енергийно ефективни изчисления."
Дали мозъчните органоиди могат да разпознават брайлова азбука
За да тестват системата, Лиу и нейните колеги използват невроморфен тактилен сензор, монтиран на роботизирана ръка, за да докоснат и сканират дъска, съдържаща 26 брайлови букви. Сензорът събира тактилна информация от 1300 записа, които след това били преобразувани в модели на стимулация, доставени до мозъчните органоиди. Тези модели варирали по сила, време и брой на импулсите. След това електроди под органоидите записвали получената невронна активност и конвенционален алгоритъм за машинно обучение анализирал отговорите, за да идентифицира съответните брайлови букви.
Първоначално изследователите тестват система, базирана на един органоид. Всеки органоид съдържа зрели неврони, астроцити и олигодендроцити, които показват силна мрежова активност. Когато органоидът получава електрическа стимулация, съответстваща на специфична брайлова буква, неговата невронна активност може да бъде декодирана, за да се идентифицира буквата с точност от около 61%.
За да определят дали комбинирането на множество органоиди може да подобри производителността, изследователите разширяват системата, за да включат три органоида.
"Различните органоиди може да имат леко различни мрежови връзки, състояния на развитие и текуща активност, така че един и същ вход може да доведе до подобни, но не идентични отговори", обяснява Лиу. "Комбинирането на тези отговори може да ни даде допълнителна информация, която не бихме получили от един единствен органоид. В същото време, ако всеки органоид се държи различно, това очевидно затруднява изграждането на предвидима и стандартизирана система."
Подобно на идеята, че две глави са по-добри от една, този мултиорганоиден подход увеличава точността на разпознаване на букви до 83%. Освен това екипът провежда стрес тест върху групите с един и три органоида, с добавяне на изкуствено въведен шум. Отново клъстерът от органоиди се представя по-добре при декодирането и класифицирането на брайловата азбука при тези шумни условия. Това подобрение предполага, че интегрирането на информация от множество невронни мрежи може да подобри надеждността на биологичните изчислителни системи.
Стъпка към биохибридните компютри
Изследователите подчертават, че това проучване е "за доказателство на концепцията" и то демонстрира, че мозъчните органоиди могат да приемат и реагират на електрически сигнали, съответстващи на брайлови букви. Въпреки че откритията подчертават потенциала на мозъчните органоиди като нискоенергийна биохибридна изчислителна система, са необходими допълнителни изследвания, за да се определи как се променя производителността с различен брой органоиди и дали подходът може да се приложи отвъд разпознаването на брайлово писмо. Екипът се надява да разшири системата, за да обработва по-сложна тактилна информация.
"Интересуваме се от неща като текстури, ръбове и различни видове допир, и евентуално от задачи със затворен цикъл, където органоидът получава обратна връзка от това, което прави. Това би ни позволило да започнем да се питаме дали органоидът всъщност може да се адаптира чрез опит", обяснява Лиу.
Справка: Liu T, et al. Encoding tactile stimuli for Braille recognition with organoids. Front. Artif. Intell. 2026;9:1800219.
Източник: Brain Organoids Can ‘Read’ Braille Signals, Laura Tran, The Scientist
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
Crew Dragon достига МКС за първи път след по-малко от 8 часа (видео)
Европа е обявена за родно място на прилепите
Комита
1000-годишен амулет, открит в Русия, съчетава християнски светец с Горгона Медуза
Памет на водата или как ни промиват мозъка