Komputery neuronowe o krok bliżej
Rozwój komputerów organicznych, wykorzystujących neurony ssaków do przetwarzania i przechowywania informacji lub w protetyce neurologicznej do walki z zaburzeniami ośrodkowego układu nerwowego, może brzmieć jak poboczny wątek Terminatora 4. Jednakże przełom osiągnięty przez badaczy z Niemiec, Włoch i Szwajcarii w projekcie NACHIP finansowanym z budżetu szóstego programu ramowego (6. PR) mógłby przyczynić się do rozwoju technologii właśnie tego rodzaju. Zespół, którego członkami są Peter Fromherz z Instytutu Biochemii im. Maxa Plancka w Monachium, Stefano Vassanelli z Wydziału Fizyki Błon Biologicznych i Neurofizyki Uniwersytetu w Padwie oraz Nikolaus Greeff z Instytutu Fizjologii Uniwersytetu w Zurichu, bada możliwości komunikacji między silikonowymi chipami a szczurzymi komórkami nerwowymi. Choć organiczne komputery mogą stać się rzeczywistością dopiero za dziesiątki lat, w perspektywie krótkoterminowej technologia ta mogłaby pomóc w opracowaniu metod badań przesiewowych dla przemysłu farmaceutycznego, szczególnie ważnych w świetle niedawnych wydarzeń towarzyszących badaniu leku w Wielkiej Brytanii. - Firmy farmaceutyczne mogłyby używać chipa do badania działania leku na neurony, by szybko odkryć obiecujące ścieżki badawcze - powiedział profesor Vassanelli w rozmowie z IST Results. Lecz aby "usłyszeć" co neurony "mówią", muszą one być najpierw połączone z mikrochipami. Zespół musiał znaleźć sposoby na przyłączenie neuronów do pojedynczych silikonowych chipów, a następnie opracować zasady współdziałania między nimi. Badacze zmierzyli się z problemem zarówno z perspektywy biologicznej, jak i półprzewodnikowej. Niemiecka spółka produkująca półprzewodniki Infineon dostarczyła zaawansowane chipy z tysiącami tranzystorów i setkami kondensatorów na 1 mm układu. Zadaniem zespołu było następnie opracowanie sposobów łączenia z nimi komórek nerwowych. Zespół użył specjalnych białek spotykanych w mózgu, aby przykleić neurony do chipa. Białka te spełniały podwójne zadanie: - Stanowiły również połączenie pomiędzy kanałami jonowymi neuronów i materiału półprzewodnikowego w ten sposób, że sygnały elektryczne neuronu mogły być przekazane do silikonowego chipa - wyjaśnił profesor Vassanelli. Tym samym stała się możliwa dwustronna komunikacja. Tranzystory chipa rejestrowały sygnały z neuronu, a kondensatory wysyłały sygnały z powrotem do neuronu. - Musimy teraz udoskonalić sposób stymulacji neuronów, by uniknąć ich uszkodzenia - dodał profesor Vassanelli. Zespół zakłada genetyczne rozwiązanie problemu komunikacji pomiędzy chipem a neuronem. - Geny są miejscem, skąd pochodzi pamięć i bez nich nie byłoby pamięci ani obliczeń. Chcemy zgłębić sposób wykorzystania genów do kontroli neuro-chipów - kontynuował profesor Vassanelli. Zakładając, że jest to wykonalne, a badacze uważają, że za kilka dziesięcioleci tak będzie, mogłoby to doprowadzić do współdziałania między ludzkim układem nerwowym a komputerami. Ale w jakim celu? Urządzenia sterowane w ten sposób nie stanowiłyby zwykłych protez, lecz części zamienne. Proteza nogi byłaby pod bezpośrednią kontrolą mózgu i reagowałaby na bodźce. Teoretycznie bardzo wyrafinowana proteza mogłyby sprawić, że człowiek czułby drogę pod stopą w czasie marszu. Można by nawet uderzyć się w palec protezy i odczuć ból. Organiczne komputery mogłyby doprowadzić do gwałtownego wzrostu mocy obliczeniowej. Najbardziej wyrafinowane superkomputery, jakie dotychczas zostały zaprojektowane, nadal nie mogą się równać z najprymitywniejszym zwierzęciem. Gdyby ludzki mózg porównać do komputera, liczba operacji na sekundę wymagana do prostej interpretacji świata wokół nas jedynie za pomocą wzroku wystarcza już, by pokonać każdy komputer, nie mówiąc już o interakcji między komputerem a światem zewnętrznym. W kampanii na rzecz opracowania szybkich i wyrafinowanych komputerów organicznych UE startuje z przewagą. - Europa ma bardzo dobrą pozycję w tej dziedzinie badań, ponieważ jest to zasadniczo dziedzina wielodyscyplinarna, a my mamy wielodyscyplinarne zespoły pracujące nad tym zagadnieniem. [...] Europa powinna być bardzo dumna z tych zasobów. Daje nam to dostęp do infrastruktury i wiedzy, która byłaby bardzo trudna do odtworzenia gdzie indziej.
Kraje
Szwajcaria, Niemcy, Włochy