Εγκεφαλικά κύτταρα σε τσιπ έμαθαν να παίζουν Doom σε μια εβδομάδα
Ένα σύμπλεγμα ανθρώπινων εγκεφαλικών κυττάρων μπορεί να παίξει το κλασικό βιντεοπαιχνίδι Doom. Αν και η απόδοσή του δεν φτάνει αυτή των ανθρώπων, ειδικοί λένε ότι φέρνει τους βιολογικούς υπολογιστές ένα βήμα πιο κοντά σε χρήσιμες εφαρμογές στον πραγματικό κόσμο, όπως ο έλεγχος ρομποτικών χεριών.
Το 2021, η αυστραλιανή εταιρεία Cortical Labs χρησιμοποίησε τα τσιπ υπολογιστών της που τροφοδοτούνται από νευρώνες για να παίξει Pong. Τα τσιπ αποτελούνταν από συμπλέγματα άνω των 800.000 ζωντανών εγκεφαλικών κυττάρων που καλλιεργήθηκαν πάνω σε συστοιχίες μικροηλεκτροδίων που μπορούν τόσο να στέλνουν όσο και να λαμβάνουν ηλεκτρικά σήματα. Οι ερευνητές έπρεπε να εκπαιδεύσουν προσεκτικά τα τσιπ για να ελέγχουν τα πηδάλια εκατέρωθεν της οθόνης.
Τώρα, η Cortical Labs έχει αναπτύξει μια διεπαφή που διευκολύνει τον προγραμματισμό αυτών των τσιπ χρησιμοποιώντας τη δημοφιλή γλώσσα προγραμματισμού Python. Ένας ανεξάρτητος προγραμματιστής, ο Sean Cole, χρησιμοποίησε στη συνέχεια την Python για να διδάξει στα τσιπ να παίζουν Doom, κάτι που έκανε σε περίπου μία εβδομάδα.
«Σε αντίθεση με την εργασία στο Pong που κάναμε πριν από μερικά χρόνια, η οποία αντιπροσώπευε χρόνια επίπονης επιστημονικής προσπάθειας, αυτή η επίδειξη έγινε μέσα σε λίγες ημέρες από κάποιον που προηγουμένως είχε σχετικά μικρή εμπειρία εργασίας απευθείας με βιολογία», λέει ο Brett Kagan της Cortical Labs. «Αυτή η προσβασιμότητα και αυτή η ευελιξία είναι που την καθιστούν πραγματικά συναρπαστική.»
Το νευρωνικό τσιπ υπολογιστή, που χρησιμοποιούσε περίπου το ένα τέταρτο των νευρώνων σε σχέση με την επίδειξη στο Pong, έπαιξε Doom καλύτερα από έναν παίκτη που πυροβολούσε τυχαία, αλλά πολύ κάτω από την απόδοση των καλύτερων ανθρώπινων παικτών. Ωστόσο, έμαθε πολύ πιο γρήγορα από τα παραδοσιακά συστήματα μηχανικής μάθησης που βασίζονται σε πυρίτιο και θα πρέπει να μπορεί να βελτιώσει την απόδοσή του με νεότερους αλγορίθμους μάθησης, λέει ο Kagan.
Ωστόσο, δεν είναι χρήσιμο να συγκρίνουμε τα τσιπ με ανθρώπινους εγκεφάλους, λέει. «Ναι, είναι ζωντανό, και ναι, είναι βιολογικό, αλλά στην πραγματικότητα χρησιμοποιείται ως υλικό που μπορεί να επεξεργάζεται πληροφορίες με πολύ ειδικούς τρόπους που δεν μπορούμε να αναδημιουργήσουμε σε πυρίτιο.»
«Το Doom είναι κατά πολύ πιο πολύπλοκο από προηγούμενες επιδείξεις, και η επιτυχής αλληλεπίδραση με αυτό αναδεικνύει πραγματικές προόδους στον τρόπο με τον οποίο μπορούν να ελέγχονται και να εκπαιδεύονται τα ζωντανά νευρωνικά συστήματα», λέει ο Andrew Adamatzky από το Πανεπιστήμιο του Δυτικού Ηνωμένου Βασιλείου στο Μπρίστολ.
Ο Steve Furber από το Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ, Ηνωμένο Βασίλειο, συμφωνεί ότι το Doom είναι ένα σημαντικό βήμα παραπέρα από το παιχνίδι Pong, αλλά λέει ότι εξακολουθούν να υπάρχουν πολλά πράγματα που δεν καταλαβαίνουμε σχετικά με το πώς αυτοί οι νευρώνες παίζουν το παιχνίδι, όπως το πώς οι νευρώνες ξέρουν τι αναμένεται από αυτούς ή πώς μπορούν να «δουν» την οθόνη χωρίς μάτια.
Ακόμα και έτσι, το άλμα στην ικανότητα είναι συναρπαστικό, λέει ο Yoshikatsu Hayashi από το Πανεπιστήμιο του Reading, Ηνωμένο Βασίλειο, και μας φέρνει σημαντικά πιο κοντά σε χρήσιμες εφαρμογές στον πραγματικό κόσμο, όπως ο έλεγχος ενός ρομποτικού βραχίονα με βιολογικούς υπολογιστές, μια εργασία στην οποία ο Hayashi και οι συνεργάτες του προσπαθούν με έναν παρόμοιο υπολογιστή κατασκευασμένο από υδρογέλη που μοιάζει με ζελέ. «[Το παίξιμο του Doom] είναι σαν μια απλούστερη έκδοση του ελέγχου ενός ολόκληρου βραχίονα», λέει ο Hayashi.
«Αυτό που είναι συναρπαστικό εδώ δεν είναι μόνο ότι ένα βιολογικό σύστημα μπορεί να παίξει Doom, αλλά ότι μπορεί να διαχειριστεί την πολυπλοκότητα, την αβεβαιότητα και τη λήψη αποφάσεων σε πραγματικό χρόνο», λέει ο Adamatzky. «Αυτό είναι πολύ πιο κοντά στα είδη των προκλήσεων που θα πρέπει να αντιμετωπίσουν οι μελλοντικοί βιολογικοί ή υβριδικοί υπολογιστές.»