撰文 | 王聰
編輯 | 王多魚
排版 | 水成文
2004年,“奧特曼之父”圓谷英二制作了一部名為《奧特Q:黑暗幻想》的電視劇,其中有一集令人印象深刻:一名40歲的男子有一天突然發(fā)現(xiàn),自己只是一個放在玻璃缸中的大腦(缸中大腦),實(shí)際上自己已經(jīng)去世了25年,而大腦一直以為自己還在活著,還在過著正常的生活。
那么,培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的大腦細(xì)胞,是否會有“自己的想法”呢?它們會認(rèn)為自己是什么呢?
近日,澳大利亞的 Cortical Labs 公司、倫敦大學(xué)學(xué)院等機(jī)構(gòu)的研究人員合作,在預(yù)印本 bioRxiv 發(fā)表了題為:In vitro neurons learn and exhibit sentience when embodied in a simulated game-world 的研究論文。
研究團(tuán)隊(duì)將從人類干細(xì)胞誘導(dǎo)分化而來的人類神經(jīng)元,或小鼠神經(jīng)元,與高密度多電極陣列與計(jì)算機(jī)集成,構(gòu)成所謂的碟中大腦(DishBrain),研究團(tuán)隊(duì)教會了這些體外培養(yǎng)的腦細(xì)胞玩電子游戲“乒乓球”,這表明,體外神經(jīng)元能夠在模擬游戲世界中學(xué)習(xí)并表現(xiàn)出感知能力。
該論文的第一作者 Brett Kagan 表示,這些神經(jīng)元細(xì)胞“相信自己就是游戲中的球拍”,它們就像活在《黑客帝國》的“矩陣”(Matrix)之中。
Pong,是第一代電子游戲,是一款模擬打乒乓球的小游戲,玩家需要移動球拍,讓球落到球拍上并被反彈走。
研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,將神經(jīng)元集成到數(shù)字系統(tǒng)中以利用其先天智能,可能會實(shí)現(xiàn)單獨(dú)使用硅集成電路無法實(shí)現(xiàn)的性能,同時可提供對智力的細(xì)胞起源的洞察。
研究團(tuán)隊(duì)將人類干細(xì)胞放置在微電極陣列上,讓它們在那里分化為神經(jīng)元,或直接使用小鼠神經(jīng)元。研究團(tuán)隊(duì)將其命名為Cyborg(半生物半機(jī)械的生化電子人)。
在這一系統(tǒng)中,這些神經(jīng)元既可以刺激其他神經(jīng)元,也可以讀取周圍其他神經(jīng)元的活動。電信號被發(fā)送到微電極陣列上以告知上面的神經(jīng)元“乒乓球”所在的位置,神經(jīng)元進(jìn)而產(chǎn)生電信號來移動“球拍”。電信號的距離為神經(jīng)元提供“乒乓球”運(yùn)動頻率的信息。
就像人類學(xué)習(xí)玩游戲一樣,“碟中大腦”通過反復(fù)玩游戲來學(xué)習(xí)如何移動“球拍”來接住“乒乓球”。神奇的是,僅僅用了5分鐘時間,它們就學(xué)會了玩“乒乓球”游戲。而AI人工智能則需要90分鐘時間才能學(xué)會。當(dāng)然,人類或人工智能的游戲水平要遠(yuǎn)超“碟中大腦”。
有趣的是,人類干細(xì)胞誘導(dǎo)分化而來的神經(jīng)元的游戲水平要高于小鼠神經(jīng)元。
藍(lán)色為小鼠細(xì)胞,紅色為人類細(xì)胞
研究團(tuán)隊(duì)表示,這項(xiàng)工作可能會改進(jìn)機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),也可以應(yīng)用于其他領(lǐng)域,例如測試針對大腦的治療方法。
Cortical Labs 公司是由鐘宏文、Andy Kitchen 等人于2019年成立的生物技術(shù)初創(chuàng)公司,通過合成生物學(xué)技術(shù),將活生物神經(jīng)元與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)結(jié)合,開發(fā)新型計(jì)算機(jī)芯片。
參考資料:https://corticallabs.com/https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.12.02.471005v2
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