Человеческие нейроны в чашке: Прорыв в синтетическом биологическом интеллекте Они освоили Pong без человеческого или компьютерного ввода. В революционном исследовании, опубликованном в журнале Neuron, ученые продемонстрировали, что человеческие и мышиные нейроны, выращенные в лабораторной чашке, могут научиться играть в классическую видеоигру Pong 1970-х годов. Это замечательное достижение, возглавляемое доктором Бреттом Каганом и его командой в Cortical Labs в Мельбурне, Австралия, демонстрирует потенциал синтетического биологического интеллекта и открывает новые пути для понимания того, как нейроны обрабатывают информацию и адаптируются к динамичным условиям. Система DishBrain: Слияние биологии и технологии Система DishBrain является передовой платформой, которая интегрирует примерно 800 000 живых нейронов — либо полученных из эмбриональных мышиных мозгов, либо из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека — на массиве микроэлектродов. Этот массив, кремниевый чип, помещенный в чашку Петри, служит интерфейсом между биологическими нейронами и цифровой средой. Электроды могут как передавать электрические импульсы для стимуляции нейронов, так и записывать их активность, создавая замкнутую систему, в которой нейроны получают обратную связь в реальном времени на основе своих действий. В эксперименте нейроны были подключены к компьютеру, на котором работала упрощенная версия Pong, теннисоподобной игры, где игроки перемещают ракетку, чтобы отбивать мяч. Массив микроэлектродов был разделен на сенсорные и моторные области. Электроды в сенсорной области отправляли сигналы, указывая на положение мяча, в то время как электроды в моторных областях интерпретировали нейронную активность как команды для перемещения ракетки вверх или вниз. Чтобы сделать задачу выполнимой, исследователи изменили игру: ракетка была больше, мяч двигался медленнее, и противника не было, цель заключалась в том, чтобы максимизировать длину розыгрыша, а не выиграть матч. Обучение через обратную связь: Принцип свободной энергии Нейроны научились играть в Pong всего за пять минут, улучшая свои результаты со временем. Это быстрое обучение было вызвано механизмом обратной связи, основанным на принципе свободной энергии, теории, предложенной соавтором профессором Карлом Фристоном. Согласно этому принципу, нейроны стремятся минимизировать непредсказуемость (или энтропию) в своей среде. В эксперименте, когда нейроны успешно отбивали мяч, они получали предсказуемый электрический стимул, что укрепляло связь и действовало как награда. Когда они промахивались, они получали непредсказуемый, более интенсивный стимул, который нарушал нейронную сеть и способствовал адаптации, чтобы избежать таких исходов. За 20 минут нейроны увеличили свою способность поддерживать розыгрыши, при этом человеческие нейроны превосходили мышиные, достигая значительно более длительных временных промежутков розыгрышей. Эта разница соответствует предыдущим исследованиям, предполагающим, что человеческие нейроны имеют большую способность к обработке информации, чем нейроны грызунов. Синхронизированные "всплески" электрической активности в нейронной сети становились сильнее с каждым успешным ударом, что указывало на то, что нейроны адаптировали свое поведение, чтобы достичь цели — более последовательного удара по мячу. Последствия для нейронауки и ИИ Эксперимент DishBrain является значительным этапом в понимании того, как нейроны учатся и обрабатывают информацию вне контекста живого организма. Доктор Каган предполагает, что эта работа демонстрирует "синтетический биологический интеллект", где нейроны проявляют целенаправленное поведение, схожее с чувствительностью — определяемой здесь как способность ощущать и реагировать на окружающую среду, хотя и не эквивалентную сознанию. Это захватывающе.