Pripravte sa. Schopnosti výpočtovej techniky neuveriteľne pokročia. Spôsobí to celkom nový prístup k ich vývoju - objavia sa biopočítače, ktoré fungujú vďaka organoidom, čiže laboratórne dopestovaným zárodkom orgánov. V tomto prípade zárodkom ľudského mozgu. Vedci očakávajú, že nástup takýchto „mozgopočítačov“ sa začne už v najbližších dekádach.

„Výpočtové technológie a umelá inteligencia poháňajú napredovanie technológií, ale pomaly sa blížia k stropu svojich možností,“ hovorí Thomas Hartung z Univerzity Johnsa Hopkinsa. „Výpočtové technológie založené na biológii naproti tomu ponúkajú oveľa kompaktnejší výpočtový výkon a zvýšenie efektívnosti ďaleko za hranicami možností súčasných počítačov.“

Minimozgy

Vedci využívajú organoidy už dve dekády. V laboratóriu dokážu dopestovať zhluky tkaniva s vlastnosťami orgánov, ako sú pľúca či obličky. Následne na nich experimentujú namiesto toho, aby potrebovali vykonávať pokusy na zvieratách alebo ľuďoch.

Thomas Hartung sa s kolegami zameral na výskum mozgových organoidov. Získal ich tak, že vo vzorkách ľudskej kože preprogramoval kožné bunky. Najprv ich zmenil do stavu pripomínajúceho embryonálne kmeňové bunky a napokon do podoby mozgových buniek - neurónov. Dopestoval tak zhluk asi 50-tisíc buniek s rozmermi bodky na konci tejto vety. To približne zodpovedá nervovej sústave muchy. Takéto organoidy sú podľa Hartunga potenciálne schopné vykazovať základné mozgové funkcie, ako je učenie sa a pamätanie si. „Tieto útvary nám otvorili dvere k výskumu fungovania ľudského mozgu,“ hovorí vedec. „Vďaka nim môžeme manipulovať mozgové tkanivo bez toho, aby sme ublížili človeku.“

FOTO v GALÉRII

Pažravý kremík

Hartung v štúdii zverejnenej vo vedeckom časopise Frontiers in Science s kolegami argumentuje, že mozgové organoidy sa stanú základom počítačov budúcnosti. Zhodnotil aktuálny stav vývoja a jeho ďalšie možnosti a argumentuje, že z ľudských mozgových buniek pozostávajúci „biologický hardvér“ už v najbližšej dekáde zmierni energetické nároky výpočtových technológií. Tie sú v porovnaní s efektívnosťou ľudského mozgu enormné.

„Hoci počítače spracovávajú výpočty s číslami a inými dátami oveľa rýchlejšie ako ľudia, ľudské mozgy sú oveľa chytrejšie pri komplexných logických úsudkoch, ako je napríklad odlíšenie psa od mačky,“ vyzdvihuje vedec. Zároveň pripomína, že najmodernejší superpočítač Frontier, zariadenie v hodnote 600 miliónov dolárov nainštalované na ploche 700 štvorcových metrov, iba v júni minulého roka prvý raz prekročilo výpočtovú kapacitu jediného ľudského mozgu. „No potrebovalo na to milión ráz viac energie,“ upozorňuje.

Začína sa nová éra

Biopočítače „chytré ako myš“ podľa Hartunga dokážeme zhotoviť už v najbližších dekádach. A ak sa odhodláme na systematický výskum a produkciu mozgových organoidov na väčšej škále, a ich trénovanie s pomocou umelej inteligencie, do konca storočia vraj dosiahneme biopočítače s mimoriadnou výpočtovou rýchlosťou, výkonnosťou a efektívnosťou, ako aj nevídanou kapacitou pamäte.

„Nejaký čas potrvá, než sa vyrovnáme kremíkovým počítačom, práve preto treba začať s financovaním výskumných programov čo najskôr, inak bude ďalší vývoj veľmi náročný,“ zdôrazňuje vedec. Výsledky, predovšetkým dramatické zníženie energetickej spotreby počítačov budúcnosti, však za toto úsilie podľa neho rozhodne stoja. „Nároky počítačov na energiu sa stávajú čoraz neudržateľnejšími,“ zdôrazňuje Hartung. „Biopočítače dokážu tento problém vyriešiť.“