Ihmisen neuronit lautasessa Master Pong: Läpimurto synteettisessä biologisessa älykkyydessä He hallitsevat Pongin ilman ihmisen tai tietokoneen panosta. Neuron-lehdessä julkaistussa uraauurtavassa tutkimuksessa tutkijat osoittivat, että laboratorioastiassa viljellyt ihmisen ja hiiren hermosolut voivat oppia pelaamaan klassista 1970-luvun videopeliä Pong. Tämä merkittävä saavutus, jota johtaa tohtori Brett Kagan ja hänen tiiminsä Cortical Labsissa Melbournessa, Australiassa, esittelee synteettisen biologisen älykkyyden potentiaalia ja avaa uusia tapoja ymmärtää, kuinka neuronit käsittelevät tietoa ja sopeutuvat dynaamisiin ympäristöihin. DishBrain-niminen järjestelmä yhdistää elävät aivosolut kehittyneeseen teknologiaan ja tarjoaa näkemyksiä älykkyydestä, oppimisesta ja mahdollisista sovelluksista neurotieteessä ja tekoälyssä (AI). DishBrain-järjestelmä: biologian ja teknologian fuusio DishBrain-järjestelmä on uraauurtava alusta, joka integroi noin 800 000 elävää hermosolua – joko alkion hiiren aivoista tai ihmisen aiheuttamista pluripotenteista kantasoluista – mikroelektrodiryhmään. Tämä ryhmä, petrimaljaan sijoitettu piisiru, toimii rajapintana biologisten hermosolujen ja digitaalisen ympäristön välillä. Elektrodit voivat sekä toimittaa sähköimpulsseja stimuloidakseen hermosoluja että tallentaa niiden toimintaa, mikä luo suljetun silmukan järjestelmän, jossa neuronit saavat reaaliaikaista palautetta toimintansa perusteella. Kokeessa neuronit yhdistettiin tietokoneeseen, joka käytti yksinkertaistettua versiota Pongista, tenniksen kaltaisesta pelistä, jossa pelaajat liikuttavat melaa lyödäkseen palloa edestakaisin. Mikroelektrodiryhmä jaettiin aisti- ja motorisiin alueisiin. Aistialueen elektrodit lähettivät signaaleja pallon sijainnin osoittamiseksi, kun taas motorisilla alueilla olevat tulkitsivat hermosolujen toiminnan käskyiksi liikuttaa melaa ylös tai alas. Jotta tehtävä olisi toteutettavissa, tutkijat muokkasivat peliä: mela oli suurempi, pallo liikkui hitaammin, eikä vastustajaa ollut, ja tavoitteena oli maksimoida rallin pituus ottelun voittamisen sijaan. Palautteen kautta oppiminen: Vapaan energian periaate Neuronit oppivat soittamaan Pongia vain viidessä minuutissa, mikä paransi suorituskykyään ajan myötä. Tätä nopeaa oppimista ohjasi palautemekanismi, jonka juuret ovat vapaan energian periaatteessa, teoriassa, jota ehdotti toinen kirjoittaja, professori Karl Friston. Tämän periaatteen mukaan neuronit pyrkivät minimoimaan arvaamattomuuden (tai entropian) ympäristössään. Kokeessa, kun neuronit osuivat onnistuneesti palloon, ne saivat ennustettavan sähköisen ärsykkeen, joka vahvisti yhteyksiä ja toimi palkkiona. Kun he epäonnistuivat, he saivat arvaamattoman, voimakkaamman ärsykkeen, joka häiritsi hermoverkkoa ja rohkaisi sopeutumaan tällaisten tulosten välttämiseksi. 20 minuutin aikana hermosolut lisäsivät kykyään ylläpitää rallia, ja ihmisen hermosolut päihittivät hiiren hermosolut ja saavuttivat huomattavasti pidemmät ralliajat. Tämä ero on linjassa aiempien tutkimusten kanssa, jotka viittaavat siihen, että ihmisen hermosoluilla on suurempi tiedonkäsittelykyky kuin jyrsijöiden hermosoluilla. Synkronoidut sähköisen aktiivisuuden "piikit" hermoverkossa vahvistuivat jokaisen onnistuneen osuman myötä, mikä osoittaa, että neuronit sopeuttivat käyttäytymistään saavuttaakseen tavoitteen lyödä palloa johdonmukaisemmin. Vaikutukset neurotieteeseen ja tekoälyyn DishBrain-koe on merkittävä virstanpylväs sen ymmärtämisessä, kuinka neuronit oppivat ja käsittelevät tietoa elävän organismin kontekstin ulkopuolella. Tohtori Kagan ehdottaa, että tämä työ osoittaa "synteettistä biologista älykkyyttä", jossa neuronit osoittavat päämäärätietoista käyttäytymistä, joka muistuttaa tuntemista – tässä määritellään kyvyksi aistia ympäristö ja reagoida siihen, vaikkakaan se ei vastaa tietoisuutta. ne ovat jännittäviä.