Żywe ludzkie komórki mózgowe grają w DOOM na CL1 [wideo]

Kiedy biologia spotyka się z grą: pojawia się nietypowy gracz

Przez dziesięciolecia gry wideo były świadectwem ludzkiej kreatywności i postępu technologicznego. Od prostych pikseli po rozległe wirtualne światy, są zbudowane na krzemie i kodzie. Ale w zaskakującym wydaniu gracz stał się tak samo rewolucyjny jak gra. Badacze z powodzeniem wykazali, że skupisko żywych ludzkich komórek mózgowych wyhodowane w laboratorium może wchodzić w interakcje z kultową grą wideo DOOM i „grać w nią”. To nie jest science fiction; to eksperyment w świecie rzeczywistym przesuwający granice tego, co uważamy za bioinformatykę.

Film, który zachwycił zarówno naukowców, jak i opinię publiczną, przedstawia uproszczoną wersję DOOM-a sterowaną przez biologiczną sieć neuronową znaną jako system DishBrain. W tym przełomie, kierowanym przez naukowców z Cortical Labs, zastosowano układy mikroelektrod do stymulacji neuronów i odczytywania ich reakcji, tworząc w ten sposób pętlę sprzężenia zwrotnego, w ramach której komórki uczą się kontrolować środowisko gry. To skrzyżowanie biologii i technologii podkreśla przyszłość, w której moc obliczeniowa nie jest mierzona tylko w gigahercach, ale we wrodzonych zdolnościach uczenia się żywych systemów.

Nauka kryjąca się za rozgrywką: jak „grają” komórki mózgowe

Proces ten w mniejszym stopniu polega na tym, że komórki mózgowe widzą mały monitor i sterują klawiaturą, a bardziej na przetłumaczeniu logiki gry na język zrozumiały dla neuronów. System, nazywany Cortical Lab 1 (CL1), umieszcza około 800 000 żywych komórek mózgowych (pochodzących z ludzkich komórek macierzystych) na specjalnym chipie. Chip ten może zarówno wysyłać sygnały elektryczne do komórek, jak i wykrywać ich aktywność elektryczną.

W eksperymencie DOOM świat gry został uproszczony. Pozycję gracza reprezentuje postać w pojedynczym korytarzu. Do hodowli neuronów wysyłane są sygnały elektryczne, wskazujące, czy wróg jest obecny, czy nie. Następnie neurony odpowiadają własną aktywnością elektryczną, co jest interpretowane jako polecenie ruchu w lewo lub w prawo. Jeśli neurony zadziałają według wzoru, który skutecznie przesunie postać w stronę wroga, otrzymają przewidywalną, stymulującą informację zwrotną. Jeśli im się to nie uda, dane wejściowe staną się chaotyczne i nieprzewidywalne. Ten system nagród/kar, będący podstawową zasadą uczenia się, zachęca sieć neuronową do dostosowania swojego zachowania w celu podtrzymania preferowanej, zorganizowanej stymulacji.

Zasadniczo komórki nie „myślą” o grze w ludzkim sensie. Zamiast tego uczą się kontrolować swoje środowisko, aby zminimalizować nieprzewidywalność – co jest podstawowym dążeniem nawet najprostszych systemów biologicznych.

Więcej niż sztuczka imprezowa: implikacje obliczeń biologicznych

Granie w grę wideo z lat 90. to fascynujące demo, ale prawdziwe znaczenie leży w potencjalnych zastosowaniach. Badania te stanowią ważny krok w kierunku inteligencji organoidalnej (OI), której celem jest wykorzystanie mocy obliczeniowej biologicznych sieci neuronowych. W przeciwieństwie do tradycyjnej sztucznej inteligencji, która wymaga ogromnych ilości danych i mocy, systemy biologiczne uczą się szybko i skutecznie na podstawie minimalnej ilości informacji.

Odkrywanie leków i modelowanie chorób: Naukowcy mogliby wykorzystać te systemy do sprawdzenia, w jaki sposób choroby neurologiczne, takie jak choroba Alzheimera, wpływają na przetwarzanie nerwowe i w jaki sposób potencjalne leki mogą odwrócić te skutki.

Zaawansowana robotyka: Biokomputery mogą zapewnić robotom bardziej adaptacyjne możliwości podejmowania decyzji przy niskim poborze mocy, umożliwiając im skuteczniejsze poruszanie się w złożonych środowiskach świata rzeczywistego.

Rewolucjonizowanie sztucznej inteligencji: Zrozumienie, w jaki sposób biologiczne sieci neuronowe uczą się tak skutecznie, może zainspirować nowe, potężniejsze i energooszczędne algorytmy sztucznej inteligencji.

„Nie chodzi tylko o granie w gry. Chodzi o nową granicę w informatyce, w której możemy wykorzystać wrodzoną inteligencję systemów biologicznych do rozwiązywania problemów stanowiących wyzwanie dla tradycyjnych komputerów opartych na krzemie”. - Badacz z zespołu Cortical Labs.

Przyszłość pracy: integrowanie nowych technologii

W miarę dojrzewania zadziwiających technologii, takich jak bioinformatyka, krajobraz biznesowy

Frequently Asked Questions

When Biology Meets Gaming: An Unlikely Player Emerges

For decades, video games have been a testament to human creativity and technological advancement. From simple pixels to sprawling virtual worlds, they are built on silicon and code. But in a startling twist, the player has become just as revolutionary as the game. Researchers have successfully demonstrated that a cluster of living human brain cells, grown in a lab, can interact with and "play" the iconic video game DOOM. This isn't science fiction; it's a real-world experiment pushing the boundaries of what we consider biocomputing.

The Science Behind the Gameplay: How Brain Cells "Play"

The process is less about the brain cells seeing a tiny monitor and controlling a keyboard, and more about translating the game's logic into a language the neurons can understand. The system, referred to as the Cortical Lab 1 (CL1), places roughly 800,000 living brain cells (derived from human stem cells) onto a special chip. This chip can both send electrical signals to the cells and detect their electrical activity.

More Than a Party Trick: The Implications of Biological Computing

While playing a 90s-era video game is a compelling demo, the real significance lies in the potential applications. This research is a major step toward organoid intelligence (OI), which aims to harness the computational power of biological neural networks. Unlike traditional AI, which requires massive amounts of data and power, biological systems learn quickly and efficiently from minimal information.

The Future of Work: Integrating New Technologies

As astonishing technologies like biocomputing mature, the business landscape will inevitably evolve. The ability to integrate and leverage such disruptive innovations will separate the agile companies from the obsolete. This is where a flexible and modular operational foundation becomes critical. Platforms like Mewayz are designed to help businesses adapt seamlessly.