原创 未来已来的 CyberDaily 2023-07-27 22:04 发表于广东

人脑依然是这个星球

最强的“生物计算机”

现在有科学家发明了类脑

半生物芯片，未来要用在军事、无人机、机器人身上

尽管人工智能发展至今，爆发出一种惊人的计算状态——就如流行于媒体和人们口中的大型语言模型(LLM)、生成对抗网络(GAN)等等，按照如此态势，也让人觉得的确离我们所说的奇点时刻更近了。但事实上，这些都不及利用人类脑细胞进行计算更为惊人。想象下，人类脑细胞可以与电子设备交互，并且在培养皿中漂浮....这是什么科幻电影的情节？但这已经被澳大利亚莫纳什大学和Cortical Labs团队去年推出DishBrain概念实现了，现在他们又有了新突破。

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澳大利亚莫纳什大学的科学家最近实现了一个科技突破，他们创造了一种名为“DishBrain”的半生物计算机芯片。这种芯片由约80万个人类和小鼠的脑细胞组成，具有感知能力，可以在仅仅5分钟内自主学习如何打乒乓球。

DishBrain的核心部件是一种微电极阵列，它可以读取脑细胞的活动，也可以用电信号刺激脑细胞。在去年推出时，研究人员建立了乒乓球游戏的简化版，球的运动位置被转换成电刺激信号，输入芯片中不同区域的细胞。脑细胞则可以控制电子球拍左右移动，与球进行“交互”。

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这种半生物芯片之所以能实现自主学习，是利用了生物对环境中不确定性的回避本能。当球拍成功接住球时，芯片会给予脑细胞1秒的正面刺激;而当误击时，则会给予4秒的不可预测的随机刺激。脑细胞通过主动增加击球次数来尽量避免长时间的不确定性刺激。在这样的奖惩机制下，DishBrain只用了5分钟就学会了基本的击球技巧。

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特纳脑与心理健康研究所的副教授阿迪尔·拉齐 (Adeel Razi) 表示，他们的工作“融合了人工智能和合成生物学领域，创建了可编程生物计算平台”。这个拥有终极并行处理器（生物大脑，或湿件）作为计算设备是最重要的。拉齐表示，人们甚至预计此类生物处理器最终可能会超越传统硅芯片的极限。

因此，这是人类首次以这样的方式利用实验室培养的脑细胞实现感知和行动控制，成果非常令人印象深刻。DishBrain展现出的自主学习能力为人工智能研究带来了启发。它或许可以用于自动驾驶、机器人、无人机等高级智能系统中，赋予它们持续学习与自我优化的能力。

这种能力尤其可能对人工智能产生深远的影响，因为基于湿件的处理系统而不是我们当前基于硅的方法可以规避人工智能进化的最大障碍之一：记住训练的能力，或者换句话说， “灾难性遗忘”通常会阻止人工智能在其学习基础上进行构建。同时，DishBrain 的自学能力正是那些基于硅和量子计算的公司（以微软为例）所追求的圣杯。

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事实上，澳大利亚国家安全和情报机构已经决定投资40多万美元，支持DishBrain相关研究。项目负责人认为，这种生物计算芯片未来可能会超越现有的硅芯片，在规划、自动化、脑机接口等领域发挥巨大作用，给澳大利亚带来战略优势。研究人员还表示，他们将致力于利用脑细胞的学习能力来开发新一代智能机器人和人工智能系统。

利用实验室培养的人类脑细胞进行计算，这一构想确实令人震惊。我们必须认识到，大脑作为生物系统非常复杂精妙，人类也仅仅对其运作机制有初步的科学认知。要实现像DishBrain这样可编程的半生物计算芯片，我们还需要解决许多科学难题。

例如，要长期维持脑细胞的存活与功能，必须提供严格控制的营养和环境条件。仅仅提供基本的营养支持是不够的，还需要维持类似人体环境的温度、PH值、湿度等参数。脑细胞连接形成的突触也会随时间衰减，这会降低其计算能力。如何提高脑细胞在芯片上的长期存活率是一个重要课题。

读取和刺激大量脑细胞产生的复杂信号也存在技术挑战。目前的电极阵列对大脑活动的采样和刺激还非常有限。为了实现更精确的信号交互，我们需要更高密度的电极布局以及更敏感的电子设计。此外，利用脑细胞信号进行计算机交互需要全新的算法模型，也需要更深入地理解神经元编码原理。

当然，在快速发展的脑科学研究支撑下，这些问题也有希望逐步得到解决。现在利用脑细胞进行智能计算更多还停留在概念验证阶段，但随着技术的进步，其应用前景是非常广阔的。除了赋予机器智能，直接与大脑交互的脑机接口在医疗领域也大有可为。

我们可以期待，未来会有越来越多的科研团队投入这一领域。而DishBrain的成功无疑将鼓舞更多科学家继续挑战利用生物组织进行智能计算。当我们在解决科学难题的同时，也必须审慎考量潜在的伦理风险。这种半生物芯片是否会产生无法控制的后果?它会不会被应用于违反伦理的军事用途?这些问题都需要社会各界积极参与讨论。

总而言之，DishBrain的诞生打开了利用生物计算实现智能的大门。这既是科技创新，也是共同探讨人机关系的契机。让我们拭目以待其后续发展，也让更多声音参与关于科技伦理的对话。今后，生物计算或许会成为人工智能发展的新方向。

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