Australijos biotechnologijų startuolis „Cortical Labs“ pranešė pasiekęs neįprastą technologinį rezultatą – mokslininkams pavyko užprogramuoti gyvas žmogaus neurono ląsteles taip, kad jos galėtų žaisti legendinį 1993 metų kompiuterinį žaidimą „Doom“.
Tyrėjų komanda sukūrė specialų mikroelektrodų masyvą, ant kurio buvo užauginta maždaug 200 000 smegenų ląstelių. Šios ląstelės sudarė biologinę skaičiavimo sistemą, galinčią sąveikauti su skaitmenine aplinka.
Svarbų vaidmenį šiame eksperimente atliko „CL-1“ lustas. Jis skaitmeninius žaidimo duomenis paverčia elektriniais biologiniais signalais, kuriuos gali interpretuoti gyvos neuronų ląstelės.
Nors tokia sistema kol kas dar negalėtų varžytis su profesionaliais žaidėjais ar dirbtinio intelekto programomis, pats eksperimentas laikomas dideliu žingsniu vadinamosios programuojamos biologijos srityje.
„Cortical Labs“ vyriausiasis mokslinis pareigūnas Brettas Kaganas pažymėjo, kad eksperimentas parodė adaptacinį mokymąsi realiuoju laiku. Pasak jo, sistema geba mokytis siekdama konkretaus tikslo ir prisitaikyti prie gaunamų signalų.
Tai nėra pirmas toks bandymas. Dar 2021 metais „Cortical Labs“ sukūrė biologinį lustą, kuris buvo išmokytas žaisti paprastą kompiuterinį žaidimą „Pong“.
Tuomet laboratorijoje ant mikroelektrodų masyvų buvo užauginta daugiau nei 800 000 gyvų smegenų ląstelių. Taip buvo sukurta hibridinė sistema, galinti keistis elektriniais signalais su skaitmenine aplinka.
Nuosekliai treniruojant šią sistemą, neuronai išmoko priimti jutiminį grįžtamąjį ryšį ir siųsti motorinius signalus. Tai leido jiems valdyti žaidimo „Pong“ raketes.
Šis eksperimentas parodė, kad laboratorijoje užaugintos ląstelės gali būti integruotos į veikiančias skaičiavimo sistemas. Taip atsirado nauja kryptis, dažnai vadinama „šlapiąja kompiuterija“.
Tačiau pereiti nuo paprasto dvimatės grafikos žaidimo prie sudėtingesnio „Doom“ buvo daug didesnis iššūkis. Tyrėjams teko sugalvoti, kaip trimatę vaizdinę informaciją paversti elektriniais signalais, kuriuos galėtų suprasti neuronai.
Didžiausias sunkumas buvo tas, kad šios ląstelės neturi regos organų. Todėl reikėjo sukurti būdą, kaip „akliems“ neuronams perduoti informaciją apie aplinką.
Įdomu tai, kad nepriklausomas kūrėjas Seanas Cole’as šią problemą išsprendė netikėtai greitai. Nors jis neturėjo didelės patirties biologinės kompiuterijos srityje, jam pakako vienos savaitės.
Jis sukūrė specialią sąsają, parašytą „Python“ programavimo kalba. Ši sistema leido neuronų tinklui orientuotis žaidimo trimatėje aplinkoje.
Neuronų aktyvumas buvo verčiamas skaitmeninėmis komandomis. Tokiu būdu ląstelės galėjo judėti žaidimo pasaulyje, taikytis į priešus ir realiuoju laiku šaudyti ginklais.
Nors neuronų valdomas žaidimas dar gerokai atsilieka nuo žmogaus ar pažangių dirbtinio intelekto sistemų, mokslininkai pastebėjo vieną įdomų pranašumą. Ląstelės išmoko žaidimo greičiau nei kai kurie tradiciniai dirbtinio intelekto algoritmai.
Tyrėjai tikisi, kad tobulinant mokymosi metodus biologiniai procesoriai galėtų dar labiau sumažinti skirtumą tarp gyvų neuroninių sistemų ir tradicinių kompiuterių.
Žmogaus smegenyse, mokslininkų vertinimu, yra dešimtys milijardų neuronų. Todėl 200 000 ląstelių, naudotų šiame eksperimente, sudaro labai nedidelę sistemą.
Nepaisant to, eksperimento rezultatai laikomi svarbiu įrodymu, kad gyvos neuroninės sistemos gali sąveikauti su sudėtingomis skaitmeninėmis aplinkomis.
Mokslininkai taip pat pripažįsta, kad dar ne iki galo supranta mechanizmą, kaip šios ląstelės interpretuoja gaunamus signalus. Tai išlieka viena įdomiausių šios technologijos paslapčių.
Vis dėlto perėjimas nuo „Pong“ prie „Doom“ rodo spartų technologijos progresą. Tai leidžia svarstyti apie praktiškesnius tokių sistemų pritaikymo būdus.
Pavyzdžiui, biologiniai kompiuteriai ateityje galėtų būti naudojami robotizuotoms galūnėms valdyti. Taip pat jie galėtų padėti spręsti sudėtingas skaičiavimo problemas.
Tokios sistemos pasižymi gebėjimu geriau tvarkytis su neapibrėžtumu ir greitai reaguoti į realaus laiko duomenis. Tai gali būti privalumas užduotims, kurios tradiciniams lustams reikalauja daug energijos.
Įdomu ir tai, kad „Doom“ jau seniai tapo savotišku technologijų testu. Daugelis inžinierių ir programuotojų mėgina šį žaidimą paleisti vis naujose ir kartais netikėtose platformose.
Per daugelį metų „Doom“ buvo paleistas ant įvairių įrenginių – nuo robotų vejapjovių iki dokumentų ar blokų grandinės sistemų. Net buvo bandymų jį perkelti į biologines sistemas, tokias kaip bakterijos ar nėštumo testai.
Todėl šis eksperimentas dar kartą parodo, kad „Doom“ tapo savotišku technologinių platformų universalumo simboliu. Jei nauja sistema gali paleisti šį žaidimą, ji laikoma pakankamai lanksti ir galinga.
