دانشمندان با پرورش «مغزهای مینیاتوری» در آزمایشگاه می‌کوشند تا الگوریتم‌های هوش مصنوعی سریع‌تر و کم‌مصرف‌تری برای آینده طراحی کنند.
به گزارش تکناک، این پروژه با هدایت پروفسور یوگنی بردیچفسکی انجام می‌شود و توانسته است از سوی بنیاد ملی علوم آمریکا و برنامه Emerging Frontiers in Research and Innovation (EFRI) کمک مالی دو میلیون دلاری دریافت کند. تیم تحقیقاتی علاوه بر همکاری با کالج مهندسی و علوم کاربردی «پی. سی. راسین»، در این مسیر با کالج سلامت دانشگاه لیهای در پنسیلوانیا نیز همراه است.
مغز انسان توانایی انجام میلیاردها محاسبه را تنها با مصرف انرژی معادل یک لامپ دارد. پژوهشگران امیدوار هستند که با مطالعه این مکانیسم پیچیده، به الگوهایی دست یابند که امکان طراحی سامانه‌های هوش مصنوعی با مصرف انرژی به‌مراتب کمتری را فراهم کند.
به گفته بردیچفسکی، تلاش‌های پیشین برای تقلید از مغز به‌وسیله شبکه‌های عصبی سخت‌افزاری هرگز نتوانسته است پیچیدگی مدارهای واقعی مغزی را بازآفرینی کند. او تأکید کرد که هدف پروژه، شناسایی همین محاسبات منحصر‌به‌فرد است تا نسل بعدی الگوریتم‌های هوش مصنوعی نه‌تنها کارآمدتر، بلکه قدرتمندتر در پردازش اطلاعات عمل کند.
در نخستین گام، تیم تحقیقاتی قصد دارد ارگانوئیدهای سه‌بعدی با ابعاد میلی‌متری را مورد مطالعه قرار دهد، که از سلول‌های بالغ ساخته می‌شوند. این ساختارها شباهت زیادی به مغز در حال رشد دارند. پژوهشگران تلاش خواهند کرد تا نورون‌های این ارگانوئیدها را به گونه‌ای سازمان دهند که به قشر مغز انسان شباهت پیدا کند.
به گفته بردیچفسکی، نورون‌ها در ارگانوئیدها به طور تصادفی متصل می‌شوند، در حالی که این اتصال در مغز انسان بسیار منظم است و برای انجام محاسبات، حیاتی محسوب می‌شود. در همین راستا، لسلی چو استاد مهندسی زیست‌مواد قرار است داربست‌های زیستی سه‌بعدی چاپ کند تا نورون‌ها در جایگاه صحیح قرار گیرند. او توضیح داد که می‌توان خوشه‌های نورونی را در حفره‌های داربست جای داد، لایه‌ها را روی هم قرار داد و کل ساختار را به صورت مهندسی‌شده از پایه شکل داد.
این نورون‌ها سپس در معرض تصاویر متحرک ساده از طریق پالس‌های نوری قرار خواهند گرفت تا واکنش سلول‌ها ثبت شود. همچنین به‌گونه‌ای مهندسی خواهند شد که هنگام فعالیت، تابش نور داشته باشند و امکان ثبت لحظه‌به‌لحظه فعالیت مغز در زمان واقعی را برای دانشمندان فراهم کنند. با تحلیل این داده‌ها از مغزهای مینیاتوری مشخص خواهد شد که آیا ارگانوئیدها توانایی تشخیص حرکت، سرعت و جهت را دارند یا خیر؛ توانایی‌هایی که برای سامانه‌های هوش مصنوعی مانند خودروهای خودران حیاتی است.
تیم تحقیقاتی برای تفسیر نتایج، الگوریتم‌های رایانه‌ای ویژه‌ای توسعه خواهد داد که بتواند تشخیص دهد کدام نورون‌ها فعال می‌شوند و این فعالیت چه معنایی دارد. از سوی دیگر، تدابیر اخلاقی نیز در پروژه لحاظ شده است تا اطمینان حاصل شود که این ساختارهای پرورش‌یافته، هیچ‌گاه آن‌قدر پیچیده و بزرگ نشوند که به سطح آگاهی نزدیک شوند.
به گفته بردیچفسکی، موفقیت پروژه وابسته به همکاری میان‌رشته‌ای در حوزه‌های مختلف از جمله الگوریتم‌های محاسباتی، علوم اعصاب، مهندسی زیستی، مهندسی بافت و حتی فلسفه است. او این پروژه را نمونه‌ای واقعی از همگرایی علوم گوناگون توصیف کرد.
این تحقیق نخستین گام در اثبات این ایده است که مدل‌های مغزی پرورش‌یافته در آزمایشگاه می‌توانند مبنایی برای محاسبات زیستی مفید باشند. اگر پرورش «مغزهای مینیاتوری» با هدف دستیابی به هوش مصنوعی کم‌مصرف‌تر به نتیجه برسد، می‌تواند الهام‌بخش توسعه سامانه‌های هوش مصنوعی کارآمدتر و قدرتمندتری شود و تحول بزرگی را در حوزه‌های مختلف علمی و صنعتی رقم بزند.
