模拟大脑:细胞和电路融合成趋势

作者:刘 霞
文章来源:科技日报
更新时间:2017-09-08

模拟大脑:细胞和电路融合成趋势——基于老鼠神经元的AI设备能识别爆炸物

由小鼠神经元制成的人工智能计算设备模型“Koniku Kore”拥有“嗅觉”,能识别出爆炸物以及疾病标记物的气味。图片来自网络

据英国广播公司(BBC)网站近日报道,在坦桑尼亚举办的全球TED大会上,尼日利亚科学家艾加比展示了一款由小鼠神经元制成的人工智能计算设备模型,其拥有“嗅觉”,能识别出爆炸物以及疾病标记物的气味,可用于机场安检和疾病检测等领域。

研究人员表示,这款名为“KonikuKore”的设备有望成为未来机器人的大脑,而将生物细胞与电子电路整合,有望成为开发模拟大脑的主流手段。

人工智能芯片有“嗅觉”

虽然计算机在执行复杂的算法方面比人类更高效,但大脑在许多认知功能的表现上仍优于计算机。包括谷歌、微软等科技巨头在内的人工智能界正竭尽全力制造可以模拟大脑的机器,或将计算机植入脑中,艾加比却另辟蹊径,设法将实验室培养的神经元和电子电路整合在一起。

据英国《每日邮报》报道,艾加比说,新研制出的“KonikuKore”可以模拟204个脑神经元的功能,“与其模仿神经元,何不就地取材,直接使用生物细胞本身呢?虽然这个想法很激进,但结果却令人难以置信”。

据悉,“KonikuKore”是活的神经元和硅的混合物,拥有“嗅觉”功能,也就是说,它能探测和识别气味。艾加比设想,这样的设备未来能广泛应用于机场各处,人们不再需要排队过安检,可以更加轻松愉悦地出行。除了用于探测爆炸物以外,这种设备还能通过感应病人呼出的空气分子中的疾病标记物,探测出疾病甚至癌症。

此外,训练计算机识别气味需要强大的计算能力并消耗大量能量,但新设备在识别气味方面所需的能耗远低于传统计算机。

让神经元活着是一大挑战

研制出此类设备面临的主要挑战之一是,设法让神经元活着,对此项秘密,艾加比讳莫如深,不想多谈,只是表示,神经元在装置中可以存活数月。

他说:“数字计算机运行速度快且很可靠,但它不能说话;而神经元运行虽慢但很聪明。不过,将神经元放在一个小碟子里,它们的表现并不好。我们面临的挑战是,如何让神经元一直活着。”

但他同时补充说,瑞士科学家已经能够“让神经元在一个小碟子里运行一年,这样的系统是研究大脑神经元回路的有力工具”。

生物学和数字技术加速融合

生物学和数字技术的融合目前是“小荷已露尖尖角”,成为了科学界追捧的热点。最近的大事件是,特斯拉公司和美国太空探索技术公司首席执行官埃隆·马斯克宣布,其最新创办的Neuralink公司将借助“神经织网”,让人脑与人工智能相融合。

近年来,神经科学、生物工程学以及计算机科学等领域不断取得进步,让我们对人脑的工作原理有了更深入的了解,这加速了神经—数字技术设备的发展。

然而,目前的大部分研究主要致力改善脑部的功能,尤其是针对那些脑部受损或者罹患脑部相关病变的患者。例如,瑞士日内瓦维斯生物和神经工程中心负责人约翰·多纳就一直在研究,如何让瘫痪人士使用脑波移动四肢。

多纳相信,生物学和数字技术结合这一领域处于“引爆点”。未来,生物系统和数字系统将协同作战。艾加比对此也心有戚戚焉。他说:“我认为,未来机器人所需要的处理能力将基于合成生物学,而且,我们正在为此奠定基础。”

他相信,他的公司可以在未来5至7年,研制出以合成活神经元为基础、具有认知能力的类人系统。

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