告别“笨重”AI?人类脑细胞正在“智”造未来!

你有没有觉得既然AI是模拟电脑,那么能否让电极直接接入人脑,让碳基“芯片”与硅基GPU一起工作,让各类研究所极其聪明的研究人员都为算力中心提供tflops,从而极大地减少耗电,让AI更灵活、更环保甚至更有“人味儿”。多么聪明的构思!想想都能得诺贝尔奖!让人激动!

你别说,这个听起来像科幻小说的情节还正有可能!科学家们竟然已经能把人类的脑细胞和电子线路结合起来,创造出了能“思考”的混合体!这可不是简单的组装,而是让活生生的脑细胞在电子芯片上生长,形成能够处理信息的“生物计算机”。

AI也想“活”一把?脑细胞来“帮忙”!

我们都知道,人脑是世界上最精密的“计算机”,它由大约860亿个神经元组成,互相连接形成复杂的网络,驱动着我们的思考、学习和记忆。现在的AI,尤其是那些模仿大脑神经网络的“深度学习”模型,在很多方面取得了巨大进展。但是,它们仍然是基于数学和算法的模拟,与真正生物神经元的运作方式有着本质的区别。而且,为了训练这些AI,我们需要海量的数据和惊人的算力,消耗的能源也相当可观.

科学家们受到人脑的启发,开始探索一种全新的思路:直接利用生物神经元作为计算的“原材料”! 

“大脑芯片”初长成:“脑语者”和“预言家”

这个领域的研究正在蓬勃发展。其中一个引人注目的成果被称为“Brainoware”。简单来说,就是把在实验室里培养的、富含神经元的“迷你大脑”(脑 organoid)放在一种特制的电子芯片上,这个芯片上布满了密密麻麻的微电极。通过这些电极,科学家可以向“迷你大脑”发送电信号,也可以接收它产生的反应。

更有趣的是,研究人员还利用人工智能程序来解读这些脑细胞是如何处理电信号的。他们发现,通过给予适当的电刺激,“迷你大脑”会形成新的神经连接,并且能够从训练数据中进行无监督学习,就像我们的大脑一样会“举一反三”。

为了展示这项技术的潜力,科学家们让“Brainoware”尝试了语音识别预测非线性方程等任务。虽然目前的准确率还不是非常高,但这已经证明了这种“生物计算机”具备处理信息的能力!

“缸中之脑”走出实验室:你好,CL1!

如果说“Brainoware”还停留在实验室阶段,那么一家名为Cortical Labs的澳大利亚公司则更进一步,他们推出了世界上首个可部署的生物计算机——CL1

想象一下一个鞋盒大小的设备,里面装着在营养液中培养的数十万个微小的神经元,它们生长在一个特制的硅芯片上。这就像一个“缸中之脑”,但它不是在虚构的世界里,而是实实在在地与电子线路相连,能够接收指令、进行计算,甚至还能学习! Cortical Labs 的首席科学官 Brett Kagan 形象地将 CL1 描述为“盒子里的身体”,它拥有维持神经元生存所需的一切。

更令人兴奋的是,CL1 能够学习和适应,甚至比一些传统的硅基AI更快,而且能耗还更低。早在2022年,Cortical Labs 就展示了他们的技术,让培养皿中的人类脑细胞学会了玩经典的街机游戏“Pong”。神经元通过与计算机的连接,学会了感知游戏中小球的位置,并控制虚拟挡板。

现在,通过 CL1,研究人员可以直接向这些“活体神经网络”部署代码,用于解决各种复杂的难题。而且,Cortical Labs 还推出了“Wetware-as-a-Service” (WaaS)。这意味着,用户既可以购买 CL1 生物计算机,也可以通过云平台远程租用这些“脑力驱动”的芯片。

生物智能的巨大潜力:药物研发、疾病模型和更“聪明”的机器人

这项将生物智能与人工智能相结合的技术,被 Cortical Labs 称为“合成生物智能 (SBI)”。它被认为将在许多领域带来革命性的突破:

  • 药物研发和疾病模型:传统的药物临床试验中,很多针对神经和精神疾病的药物都以失败告终,因为人脑的复杂性难以模拟。利用生物计算机,科学家可以直接在“迷你大脑”上测试药物的反应,更真实地了解药物对神经系统的影响,有望加速新药的发现,并减少对动物实验的依赖。
  • 个性化医疗:通过使用患者自身的细胞培养神经元,可以构建更精准的疾病模型,从而开发出更具针对性的治疗方案。
  • 更高效、更灵活的AI:生物神经网络在处理信息时展现出独特的优势,例如更快的学习速度和更高的能效。与动辄需要千瓦级电力支持的传统AI相比,一整个CL1服务器机架的功耗可能只有几百到一千瓦。这为开发更节能、更便携的智能设备提供了新的可能性。
  • 更自然的机器人智能:将生物智能融入机器人设计,有望创造出更具适应性和学习能力的机器人,它们能够像生物一样不断进化和调整,更好地适应复杂多变的环境。

伦理之辩与未来展望

当然,这项新兴技术也引发了一些伦理上的思考。例如,这些由人类细胞组成的生物计算机,未来是否可能发展出某种形式的意识或感知? 虽然目前的科学研究认为这些实验室培养的神经元并不具备完整大脑的功能和连接,但随着技术的进步,这些问题需要我们持续关注和探讨。Cortical Labs 也表示,他们非常重视伦理问题,并会遵守相关的监管规定。

尽管如此,将人类脑细胞与AI相结合,无疑是人工智能领域的一次重大飞跃。它不仅有望解决当前AI的一些局限性,更将帮助我们更深入地理解智能的本质。Cortical Labs 正在努力实现他们的“最小可行脑 (Minimal Viable Brain)”的愿景,即构建一个拥有最少但功能完整的“人造大脑”,这将是理解智能的关键一步。

这项技术还处于早期发展阶段,就像一个刚刚萌芽的“智慧幼苗”,未来会成长为参天大树,还是会面临挑战,我们拭目以待。但可以肯定的是,人类对于智能的探索从未停止,而将目光投向自身的“大脑”,或许正是一条充满希望的新道路!

参考文献

  1. Hongwei CaiORCID: orcid.org/0000-0002-7067-90501, Zheng Ao1, Chunhui Tian1, Zhuhao WuORCID: orcid.org/0000-0002-6278-19441, Hongcheng Liu2, Jason TchieuORCID: orcid.org/0000-0002-9793-98363,4, Mingxia Gu3,4, Ken MackieORCID: orcid.org/0000-0001-8501-61995 & … Feng GuoORCID: orcid.org/0000-0001-9103-32351. Brain organoid reservoir computing for artificial intelligence.Nature Electronics,6, 1032–1039 (2023).
  2. Cortical Labs. Buy the CL1.https://www.corticallabs.com/
  3. AI Uncovered. Huge News: The First AI that Runs on Human Brain Cells is Finally Here! YouTube.https://www.youtube.com/watch?v=05qQQ1lKt24
  4. Brett J. Kagan, Andy C. Kitchen, Nhi T. Tran, Bradyn J. Parker, Anjali Bhat, Ben Rollo, Adeel Razi, Karl J. Friston.In vitroneurons learn and exhibit sentience when embodied in a simulated game-world.bioRxiv, 2021.12.02.471005.
  5. AI Uncovered. Scientists Just Merged Human Brain Cells With AI – Here’s What Happened! YouTube.https://www.youtube.com/watch?v=yLa48c4PdDQ
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  8. Bronwyn Thompson. World's first "Synthetic Biological Intelligence" runs on living human cells.New Atlas, March 03, 2025.
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