“Kecerdasan organik” dapat menciptakan komputer yang digerakkan oleh sel-sel otak

(CNN) Komputer yang ditenagai oleh sel otak manusia mungkin terdengar seperti fiksi ilmiah, tetapi tim peneliti di AS percaya bahwa mesin semacam itu, bagian dari bidang baru yang disebut “kecerdasan organik”, dapat membentuk masa depan — dan sekarang mereka memiliki rencana untuk mencapainya. .

Organel adalah jaringan yang tumbuh di laboratorium yang terlihat seperti organ. Struktur tiga dimensi ini, biasanya berasal dari sel punca, telah digunakan di laboratorium selama hampir dua dekade, karena para ilmuwan telah mampu menghindari pengujian berbahaya pada manusia atau hewan dengan bereksperimen dengan fungsi ginjal, paru-paru, dan organ lainnya.

Organoid otak sebenarnya tidak terlihat seperti versi kecil dari otak manusia, tetapi kultur sel seukuran titik pena mengandung neuron yang mampu melakukan fungsi seperti otak, dan mereka membentuk sejumlah besar koneksi.

Ilmuwan menyebut fenomena ini “kecerdasan di atas piring”.

Thomas Hartung, seorang profesor kesehatan lingkungan dan teknik di Sekolah Kesehatan Masyarakat Johns Hopkins Bloomberg dan Sekolah Teknik Whiting di Baltimore, mulai menumbuhkan organoid otak dengan mengubah sampel kulit manusia pada tahun 2012.

Dia dan rekan-rekannya membayangkan menggabungkan kekuatan organoid otak menjadi semacam perangkat biologis yang lebih hemat energi daripada superkomputer. “Biokomputer” ini akan menggunakan jaringan organoid otak untuk merevolusi pengujian farmasi untuk penyakit seperti penyakit AlzheimerMemberikan wawasan tentang pikiran manusia dan mengubah masa depan komputasi.

Penelitian yang memaparkan rencana kecerdasan organik yang dikembangkan oleh Hartung dan rekan-rekannya itu dipublikasikan di jurnal Selasa perbatasan dalam ilmu pengetahuan.

“Komputasi dan kecerdasan buatan mendorong revolusi teknologi, tetapi mereka telah mencapai batasnya,” kata Hartung, penulis senior studi tersebut, dalam sebuah pernyataan. “Biocomputing adalah upaya besar-besaran untuk mengompres daya komputasi dan meningkatkan efisiensinya melampaui batas teknologi kami saat ini.”

Otak manusia versus kecerdasan buatan

Sementara AI terinspirasi oleh proses pemikiran manusia, teknologinya tidak dapat sepenuhnya mereplikasi semua kemampuan otak manusia. Kesenjangan ini adalah mengapa manusia dapat menggunakan captcha berbasis gambar atau teks, atau tes Turing generik yang sepenuhnya otomatis untuk membedakan komputer dan manusia, sebagai langkah keamanan online untuk membuktikan bahwa mereka bukan bot.

Tes Turing, juga dikenal sebagai permainan imitasi, dikembangkan pada tahun 1950 oleh seorang ahli matematika dan ilmuwan komputer Inggris. Alan Turing Untuk menilai bagaimana mesin menampilkan perilaku seperti manusia yang cerdas.

Tapi bagaimana komputer benar-benar menumpuk melawan otak manusia?

Superkomputer dapat memproses angka dalam jumlah besar lebih cepat daripada manusia.

“Misalnya, AlphaGo (AI yang mengalahkan pemain Go No. 1 dunia pada 2017) dilatih berdasarkan data dari 160.000 game,” kata Hartung. “Seseorang harus bermain lima jam sehari selama lebih dari 175 tahun untuk mengalami banyak permainan ini.”

Di sisi lain, otak manusia lebih hemat energi serta lebih baik dalam belajar dan membuat keputusan logis yang rumit. Sesuatu yang mendasar seperti membedakan satu hewan dari yang lain adalah tugas yang dapat dilakukan dengan mudah oleh otak manusia yang tidak dapat dilakukan oleh komputer.

Perbatasan $600 juta Superkomputer di Laboratorium Nasional Oak Ridge Di Tennessee, beratnya 8.000 lb (3.629 kg), dengan setiap loker memiliki berat yang setara dengan dua truk pikap standar. Hartung mengatakan mesin itu melampaui kapasitas komputasi satu otak manusia pada bulan Juni – tetapi menggunakan energi jutaan kali lebih banyak.

“Otaknya masih belum bisa ditandingi oleh komputer modern,” kata Hartung.

“Otak juga memiliki kapasitas penyimpanan informasi 2.500 (terabyte) yang mengejutkan,” tambahnya. “Kami mencapai batas fisik komputer silikon karena kami tidak dapat memasukkan lebih banyak transistor ke dalam sebuah chip kecil.”

Bagaimana cara kerja biokomputer?

Pelopor sel punca John B. Gordon dan Shinya Yamanaka Dia memenangkan Hadiah Nobel pada tahun 2012 untuk mengembangkan teknologi yang memungkinkan sel dibuat dari jaringan yang berkembang sempurna seperti kulit. Penelitian terobosan telah memungkinkan para ilmuwan seperti Hartung untuk mengembangkan organoid otak yang digunakan untuk meniru otak yang hidup dan untuk menguji serta mengidentifikasi obat yang dapat menimbulkan risiko bagi kesehatan otak.

Hartung ingat bahwa peneliti lain bertanya kepadanya apakah organoid seperti otak dapat berpikir atau mencapai kesadaran. Pertanyaan itu membawanya untuk mempertimbangkan memberi informasi kepada organel tentang lingkungan mereka dan bagaimana berinteraksi dengan mereka.

“Ini membuka penelitian tentang bagaimana otak manusia bekerja,” kata Hartung, yang juga merupakan direktur bersama dari Center for Alternatives to Animal Experimentation di Eropa. “Karena Anda dapat mulai memanipulasi sistem, melakukan hal-hal yang secara etis tidak dapat Anda lakukan dengan pikiran manusia.”

Hartung mendefinisikan kecerdasan organik sebagai “reproduksi fungsi kognitif, seperti pembelajaran dan pemrosesan sensorik, dalam model laboratorium manusia dan otak.”

Organel otak yang digunakan Hartung saat ini perlu diperluas menjadi OI atau kecerdasan organik. Setiap organel mengandung sel sebanyak yang ditemukan dalam sistem saraf lalat buah. A organik tunggal Otak manusia berukuran sekitar satu hingga tiga juta ukuran otak manusia, yang berarti setara dengan sekitar 800 megabita ruang penyimpanan memori.

“Mereka sangat kecil, masing-masing berisi sekitar 50.000 sel. Untuk OI, kita perlu meningkatkan jumlahnya menjadi 10 juta,” katanya.

Para peneliti juga membutuhkan cara untuk berkomunikasi dengan organel untuk mengirimi mereka informasi dan menerima pembacaan tentang apa yang “dipikirkan” oleh organisme. Penulis penelitian mengembangkan cetak biru yang menggabungkan alat-alat dari bioteknologi dan pembelajaran mesin, bersama dengan inovasi baru. Mengizinkan berbagai jenis input dan output melalui jaringan organoid, tulis para peneliti dalam penelitian ini, akan memungkinkan tugas yang lebih kompleks.

Kami telah mengembangkan file Perangkat antarmuka otak-komputer Ini semacam tutup elektroensefalogram (EEG) untuk organoid, kata Hartung, yang kami perkenalkan dalam artikel yang diterbitkan Agustus lalu. “Ini adalah cangkang fleksibel yang tertutup rapat dengan elektroda kecil yang dapat mengambil sinyal dari organoid, dan mengirimkan sinyal ke organoid itu.”

Hartung berharap suatu hari nanti akan ada saluran komunikasi yang berguna antara AI dan OI “yang akan memungkinkan keduanya mengeksplorasi kemampuan satu sama lain.”

Cara menggunakan OI

Para peneliti mengatakan kontribusi kecerdasan organik yang paling berdampak dapat dilihat dalam pengobatan manusia.

Organoid otak dapat dikembangkan dari sampel kulit pasien dengan gangguan neurologis, memungkinkan para ilmuwan untuk menguji bagaimana berbagai obat dan faktor lain memengaruhi mereka.

“Dengan OI, kita juga dapat mempelajari aspek kognitif dari keadaan neurologis,” kata Hartung. “Misalnya, kami dapat membandingkan pembentukan memori dalam organel yang berasal dari orang sehat dan pasien Alzheimer, dan mencoba untuk memperbaiki defisit relatif. Kami juga dapat menggunakan OI untuk menguji apakah zat tertentu, seperti pestisida, menyebabkan masalah memori atau pembelajaran.”

Organoid otak juga bisa membuka cara baru untuk memahami kognisi manusia.

“Kami ingin membandingkan organoid otak dari donor perkembangan biasa versus organoid otak dari donor autis,” kata Lena Smirnova, asisten profesor kesehatan dan teknik lingkungan di Universitas Johns Hopkins, dalam sebuah pernyataan.

“Alat yang kami kembangkan untuk biokomputasi adalah alat yang sama yang memungkinkan kami memahami perubahan jaringan saraf autisme, tanpa harus menggunakan hewan atau akses ke pasien, sehingga kami dapat memahami mekanisme di balik mengapa pasien memperoleh kognisi ini, ” dia berkata.

Penggunaan organoid otak untuk menciptakan kecerdasan organik masih sangat baru. Mengembangkan OI yang sebanding dengan komputer dengan kekuatan otak mouse bisa memakan waktu puluhan tahun, kata Hartung.

Tapi sudah ada hasil yang menjanjikan yang menunjukkan apa yang mungkin. Rekan penulis studi Dr Brett Kagan, kepala ilmiah Cortical Labs di Melbourne, Australia, dan timnya baru-baru ini menunjukkan hal itu Sel-sel otak bisa belajar bermain pongvideo game.

“Tim mereka sudah mengujinya dengan organoid otak,” kata Hartung. “Dan menurut saya, mereplikasi eksperimen dengan organel ini benar-benar memenuhi definisi dasar OI. Mulai sekarang, tinggal membangun komunitas, alat, dan teknik untuk mewujudkan potensi penuh OI.”

Etika organel otak

Penciptaan organoid otak yang mampu melakukan fungsi kognitif menimbulkan sejumlah masalah etis, termasuk apakah mereka dapat mengembangkan kesadaran atau merasakan sakit, dan apakah mereka yang selnya digunakan untuk membuatnya memiliki hak atas organoid tersebut.

“Bagian penting dari visi kami adalah mengembangkan OI dengan cara yang etis dan bertanggung jawab secara sosial,” kata Hartung. “Untuk alasan ini, kami telah bermitra dengan ahli etika sejak awal untuk menetapkan pendekatan ‘etika tertanam’. Semua masalah etika akan terus dinilai oleh tim yang terdiri dari ilmuwan, ahli etika, dan generalis, seiring dengan perkembangan penelitian.”

Melibatkan publik dalam memahami dan mengembangkan kecerdasan organik sangatlah penting, Julian Kinderler, profesor emeritus hukum kekayaan intelektual di Universitas Cape Town di Afrika Selatan, menulis dalam wawasan politik yang diterbitkan secara terpisah. Kinderlerer tidak terlibat dalam studi OI yang baru.

“Kita memasuki dunia baru, di mana interaksi antara manusia dan konstruksi manusia mengaburkan perbedaan,” tulis Kinderler. “Masyarakat tidak dapat secara pasif menunggu penemuan baru; itu harus terlibat dalam mengidentifikasi dan menyelesaikan potensi dilema etika dan memastikan bahwa eksperimen apa pun berada dalam batas etika yang belum ditentukan.”

Perhatikan evolusinya Kecerdasan buatan seperti ChatGPT Seberapa dekat komputer untuk lulus tes Turing telah menyebabkan beberapa orang bertanya-tanya seberapa dekat komputer untuk lulus tes Turing, Gary Miller, wakil dekan untuk strategi penelitian dan inovasi dan profesor ilmu kesehatan lingkungan di Universitas Columbia di New York City, menulis di artikel terpisah diterbitkan Selasa. Miller tidak terlibat dalam penelitian Johns Hopkins.

Sementara ChatGPT dapat mengumpulkan informasi secara efisien di Internet, ia tidak dapat menanggapi perubahan suhu seperti yang dapat dilakukan oleh sistem seluler berbudaya, tulisnya.

“Sistem Metabrane dapat menunjukkan aspek kunci kecerdasan dan kesadaran,” tulis Miller.

“Ini membutuhkan pemeriksaan yang kuat terhadap implikasi etis dari teknologi, di mana ahli etika harus disertakan. Kita harus memastikan bahwa setiap langkah proses dilakukan dengan integritas ilmiah, menyadari bahwa masalah yang lebih besar adalah potensi dampaknya terhadap masyarakat. OI mengaburkan garis antara kognisi manusia dan kecerdasan mesin, Dan teknologi dan biologi berkembang dengan kecepatan yang dapat melampaui perdebatan etika dan moral yang diperlukan. Bidang yang baru muncul ini harus dan harus mengambil pendekatan yang kuat untuk mengatasi masalah moral dan etika yang menyertai jenis ini kemajuan ilmiah sebelum teknologi menabrak jurang moral.”