Organoïde intelligentie kan AI-verwerkingskracht met menselijke hersencellen sterk vergroten

Iedereen is nu bezig om AI in zoveel mogelijk facetten van het menselijk leven te integreren. Neurale netten en machinaal leren kunnen sterk verbeterde verwerkingssnelheden bieden, maar deze aspecten berusten nog steeds op digitale paden die de biologische structuur van het menselijk brein nooit volledig kunnen nabootsen. De volgende stap in de verbetering van AI zou zijn om het beste van zowel de digitale als de biologische wereld te combineren. Sommige wetenschappers experimenteren al met deze mogelijkheid, zoals blijkt uit een nieuw artikel dat is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Frontiers of Science, waarin diep wordt ingegaan op biocomputers en organoïde intelligentie (OI).

Alle AI-toepassingen zijn tegenwoordig afhankelijk van de rekenkracht van krachtige CPU's of GPU's. OI daarentegen streeft naar een "ongekende vooruitgang in computersnelheid, verwerkingskracht, gegevensefficiëntie en opslagmogelijkheden" door gebruik te maken van de complexiteit van in laboratoria gekweekte celculturen die zijn afgeleid van volwassen huidcellen en bestaan uit 3D-clusters van neuronen en andere hersencellen.

In plaats van computermodellen te trainen om menselijke denkprocessen te reproduceren, zou het effectiever zijn om digitale verwerkingsmethoden daadwerkelijk te combineren met biologische hersenstructuren. Thomas Hartung, hoogleraar aan de John Hopkins University's Bloomberg School of Public Health en een van de co-auteurs van het bovengenoemde wetenschappelijke artikel legt uit:

Op silicium gebaseerde computers zijn zeker beter met getallen. AlphaGo (de AI die in 2017 de nummer 1 Go-speler ter wereld versloeg) werd bijvoorbeeld getraind op gegevens van 160.000 spellen. Een mens zou meer dan 175 jaar vijf uur per dag moeten spelen om zoveel spellen te spelen.

We bereiken de fysieke grenzen van silicium computers omdat we niet meer transistoren in een kleine chip kunnen stoppen. De hersenen zijn heel anders bedraad. Het heeft ongeveer 100 miljard neuronen die via meer dan 1015 verbindingspunten met elkaar verbonden zijn. Dat is een enorm vermogensverschil met onze huidige technologie.

Terwijl nieuwe manieren om transistors te verkleinen tot voorbij de Angstrom zouden kunnen worden overwogen, zou de energie-efficiëntie van computercircuits in dit opzicht nog steeds niet in de buurt komen van de mogelijkheden van menselijke hersencellen. Hartung preciseert dat "de hoeveelheid energie die wordt besteed aan het trainen van AlphaGo meer is dan nodig is om een actieve volwassene een decennium lang in leven te houden.

Voorlopig zijn de wetenschappers erin geslaagd organoïden te construeren die ongeveer 50.000 cellen bevatten. Dat is een veelbelovend begin, maar om in de praktijk verder te gaan dan waartoe AI nu in staat is, moeten de organoïden volgens Hartung worden opgeschaald tot meer dan 10 miljoen cellen. Met de huidige mogelijkheden is het nog jaren, misschien zelfs decennia wachten op zulke complexe organoïde structuren. Om de zaken in perspectief te plaatsen: een andere co-auteur, Dr. Brett Kagan, toonde in een studie van december 2022 aan hoe een enkele platte hersencelstructuur in staat is om Pong te leren spelen.

Naast het opvoeren van de verwerkingskracht van AI-toepassingen, zou OI ook kunnen helpen bij het identificeren van remedies voor neurologische degeneratieve ziekten zoals Alzheimer of zelfs bij het ontdekken van verschillende stoffen die het menselijke leer- en geheugenvermogen stimuleren.

Koop de AI-gestuurde robot Eilik op Amazon