Дослідники з Прінстонського університету зробили крок до абсолютно нового типу обчислювальних систем, створивши тривимірний пристрій, який поєднує живі нейрони з електронікою. Така гібридна структура дозволяє не лише стимулювати клітини мозку, а й навчати їх розпізнавати електричні патерни — фактично виконуючи прості обчислювальні завдання.
Живі нейрони всередині електронної сітки
На відміну від попередніх підходів, де нейрони вирощували у пласких 2D-культурах або у вигляді простих клітинних скупчень, нова розробка використовує тривимірну архітектуру. Усередині неї живі клітини взаємодіють із електронікою безпосередньо, перебуваючи всередині мережі, а не на її поверхні.
Щоб створити таку систему, науковці застосували мікротехнології виробництва, сформувавши складну 3D-решітку з надтонких металевих дротів та електродів. Уся структура утримується завдяки тонкому шару епоксидного покриття, яке забезпечує гнучкість і стабільність конструкції.
У результаті десятки тисяч нейронів змогли розвиватися навколо цієї сітки, утворюючи щільну тривимірну мережу, здатну взаємодіяти з електричними сигналами та виконувати базові обчислення.
Дослідження опубліковане в журналі Nature Electronics.
Як “живий комп’ютер” навчається
Головною перевагою цієї системи є надзвичайно точний контроль над електричною активністю нейронів. Вона дозволяє як записувати сигнали, так і стимулювати їх значно ефективніше, ніж попередні технології.
Протягом понад шести місяців команда спостерігала за розвитком мережі, експериментувала з посиленням і послабленням зв’язків між нейронами, а також навчала алгоритми розпізнавати різні електричні патерни.
У двох незалежних експериментах система змогла правильно розрізнити як просторові, так і часові електричні сигнали, демонструючи елементарну “обчислювальну” поведінку.
Чому це може змінити майбутнє ШІ
Один із провідних авторів дослідження, Тянь-Мін Фу, наголошує, що головним обмеженням сучасного штучного інтелекту є енергоспоживання. Для порівняння, людський мозок виконує подібні завдання, витрачаючи приблизно в мільйон разів менше енергії, ніж сучасні AI-системи.
Саме тому біологічні нейронні мережі можуть стати альтернативою або доповненням до традиційних обчислень, поєднуючи високу ефективність мозку з точністю електроніки.
Не лише про штучний інтелект
Інший дослідник, Кумар Мрітунджай, підкреслює, що такі тривимірні нейронні системи можуть мати значення не лише для розвитку ШІ. Вони також відкривають нові можливості для вивчення роботи мозку та потенційно допоможуть краще розуміти й лікувати неврологічні захворювання.
Крок до “живих” обчислень
Хоча технологія перебуває лише на ранній стадії, вона вже демонструє, що межа між біологією та обчислювальними системами поступово розмивається. Ідея “живих комп’ютерів” із нейронів більше не виглядає науковою фантастикою — вона стає напрямом реальних досліджень.