211service.com
Robot z mózgiem szczura
Zupełnie nowy robot Steve'a Pottera prawdopodobnie nigdy nie dotarłby do drugiej rundy Boty bojowe . Cylindryczny robot wielkości kubka do kawy ślizga się po okrągłym kojcu wielkości metra po pozornie chaotycznej ścieżce. Ale ten robot jest myślicielem, a nie wojownikiem, i myśli za pomocą sieci neuronów – pobranych z embrionów szczurów – które znajdują się kilka stóp dalej na krzemowym chipie aktywowanym elektrodą.
Urządzenie, które Potter nazywa hybrotem, jest w istocie robotem sterowanym przez szczury i jest pierwszym przypadkiem, w którym wyhodowane neurony zostały użyte do sterowania mechanizmem robota. I chociaż ruchy hybrota mogą wydawać się mniej niż pełne wdzięku, zdobyta wiedza może doprowadzić do chipów komputerowych wzorowanych na systemach biologicznych – a być może nawet do komputerów zawierających komponenty biologiczne. Takie komputery mogą pewnego dnia uczyć się, naprawiać i wykonywać pewne zadania – takie jak dyktowanie – przy których systemy binarne są nieszczęśliwe. Cała moja kariera opiera się na fakcie, że istnieje świat nowych właściwości w tych sieciach neuronowych, o których nic nie wiemy, mówi Potter, który jest profesorem inżynierii biomedycznej w Georgia Institute of Technology.
W swoim eksperymencie Potter umieszcza kroplę roztworu zawierającą tysiące szczurzych komórek nerwowych na krzemowym chipie osadzonym z 60 elektrodami podłączonymi do wzmacniacza. Sygnały elektryczne, które komórki strzelają do siebie, są odbierane przez elektrody, które następnie przesyłają wzmocniony sygnał do komputera. Komputer z kolei bezprzewodowo przekazuje dane do robota.
Robot następnie manifestuje tę aktywność neuronową ruchem fizycznym, a każdy z jego ruchów jest bezpośrednim wynikiem rozmowy neuronów z neuronami. A robot wysyła również informacje z powrotem do komórek. Wyposażony w czujniki światła robot otrzymuje informacje o swoim położeniu w kojcu z sygnałów podczerwieni znajdujących się na granicach.
Te dane zbliżeniowe są przesyłane z powrotem przez komputer i do komórek w postaci impulsów elektrycznych. Z jednej strony rejestrujemy aktywność komórek i wykorzystujemy je do sterowania silnikami w robocie, a z drugiej odbieramy od robota bodźce sensoryczne i tłumaczymy je na bodźce dla komórek w naczyniu – mówi Potter. Cała pętla sprzężenia zwrotnego zajmuje mniej niż jedną dziesiątą sekundy. Zasadniczo wzięliśmy te komórki do naczynia i oddaliśmy im ciało.
Potter rejestruje wzorce sygnalizacji neuronowej przez długi czas za pomocą szybkiej kamery. Szuka dowodów na to, że komórki uczą się na podstawie informacji zwrotnych i zaobserwował, że niektóre bodźce w rzeczywistości powodują zmiany w komórkach mózgu, które trwają kilka dni. Mózg” zdecydowanie się rozwija, mówi.
Według Rolfa Pfeifera, profesora informatyki na Uniwersytecie w Zurychu w Szwajcarii, praca ta może mieć wpływ na konstruowanie samonaprawiających się systemów komputerowych. Podłoże neuronowe ma tę zdolność do samonaprawy i ogromną plastyczność, której wciąż brakuje w standardowych systemach technologicznych, mówi Pfeifer. Mogę więc sobie wyobrazić, że kiedy masz aplikacje komputerowe, w których niektóre aspekty naprawdę wymagają zachowania adaptacyjnego, możesz być w stanie połączyć biologiczne podłoża ze standardową technologią.
Obecnie Steven DeWeerth, profesor inżynierii elektrycznej w Georgia Tech, wykorzystuje odkrycia Pottera do budowy rzeczywistych obwodów z krzemu, chociaż prace te są wciąż wstępne. Potter widzi, że wiedza zdobyta w wyniku tych badań prowadzi również do przełomów w chipach bez zegara lub asynchronicznych, które nie działają zgodnie z rytmem metronomicznym wewnętrznego zegara.
Na razie Potter nadal bada symbiotyczny związek między swoimi hodowanymi komórkami a hybrotem. Może nie minąć dużo czasu, zanim te żywe sieci zaczną prowadzić do pomysłów, których projektanci komputerów nie będą mogli zignorować.