Australijos biotechnologijų startuolis „Cortical Labs“ paskelbė, kad 200 tūkstančių gyvų žmogaus neuronų, sujungtų su kremnio mikroschema, išmoko žaisti kompiuterinį žaidimą „Doom“. Ląstelės gauna duomenis iš žaidimo elektrinių signalų pavidalu ir realiuoju laiku valdo žaidimo personažą.
Komanda išaugino 200 tūkstančių smegenų ląstelių ant mikroelektrodų matricos. Neuroninės skaičiavimo sistemos lustas CL-1 skaitmeninius žaidimo duomenis paverčia elektriniais biologiniais signalais, kuriuos priima ląstelės.
Nors sistema kol kas negali konkuruoti su profesionaliais žaidėjais, kūrėjai šį eksperimentą vadina svarbiu žingsniu programuojamosios biologijos srityje. Pasak mokslo direktoriaus Bretto Kagano, tai tapo reikšminga riba, nes ląstelės parodė adaptyvų realaus laiko mokymąsi ir gebėjimą veikti siekdamos užsibrėžto tikslo.
Dar 2021 m. „Cortical Labs“ išmokė biologinį lustą žaisti „Pong“. Tada laboratorijoje ant mikroelektrodų buvo išauginta daugiau nei 800 tūkstančių smegenų ląstelių ir sukurta hibridinė sistema, galinti keistis elektriniais signalais su skaitmenine aplinka. Po ilgo mokymo proceso neuronai išmoko gauti grįžtamąjį ryšį ir siųsti signalus žaidimui valdyti. Tam prireikė daugiau nei pusantrų intensyvaus darbo metų.
Po šio eksperimento komanda ėmėsi „Doom“. Didžiausias iššūkis buvo paversti žaidimo vaizdą elektriniais signalais taip, kad ląstelės, „neturinčios akių“, galėtų jį tarsi „matyti“ ir interpretuoti.
Šią užduotį išsprendė nepriklausomas kūrėjas Seanas Cole’as, turėjęs labai mažai patirties biologinių skaičiavimų srityje. Per savaitę jis sukūrė sąsają „Python“ kalba, kuri leido neuronams orientuotis trimačiame žaidimo pasaulyje. Sistema paverčia ląstelių aktyvumą atgal į skaitmenines komandas, todėl jos savarankiškai juda aplinkoje, nutaiko ginklus į priešus ir šaudo realiuoju laiku.
Pagal įgūdžius ši sistema kol kas nusileidžia žmogui, tačiau tyrėjai teigia, kad ji išmoko žaidimo greičiau nei įprastais kremnio lustais paremtas dirbtinis intelektas. Manoma, kad naudojant naujus mokymosi algoritmus tokie biologiniai procesoriai ateityje galės dar labiau sumažinti šį atotrūkį.
Tikslus neuronų skaičius žmogaus smegenyse iki šiol yra mokslinių diskusijų objektas, tačiau kalbama apie dešimtis milijardų ląstelių. Šiame kontekste 200 tūkstančių neuronų, naudotų „Doom“ eksperimente, sudaro tik itin mažą dalį žmogaus smegenų galimybių.
Specialistai pabrėžia, kad mechanizmas, kuriuo šios ląstelės suvokia žaidimą ar supranta pateiktas užduotis, dar reikalauja nuodugnių tyrimų. Vis dėlto sėkmingas sąveikavimas su trimate aplinka yra svarbus žingsnis valdant ir mokant gyvas neuronines sistemas.
Perėjimas nuo „Pong“ prie „Doom“ taip pat atveria galimybių praktiniam pritaikymui, ypač valdant robotizuotus protezus. Tyrėjai mano, kad tokios hibridinės sistemos ateityje galės atlikti sudėtingas užduotis, kurios dabar yra pernelyg energijai imlios arba per sunkios įprastoms mikroschemoms.
„Doom“ jau seniai laikomas savotišku naujų inžinerinių platformų testu. Žaidimas buvo paleistas pačiu įvairiausiuose įrenginiuose – nuo netradicinių skaitmeninių sistemų iki biologinių laikmenų, ir taip dar kartą patvirtino savo, kaip universalaus technologinių galimybių rodiklio, statusą.
