实验室培养的大脑类器官的放大图像，具有针对不同细胞类型的荧光标记。（粉红色—神经元；红色—少突胶质细胞；绿色—星形胶质细胞；蓝色—所有细胞核）。图片来源：托马斯·哈通/约翰斯·霍普金斯大学

科技日报记者 张梦然

虽然人工智能（AI）制造的记录令人印象深刻，但它的学习能力与人脑相比还是相形见绌。现在，科学家们揭示了一条革命性道路：类器官智能，即以实验室培养的大脑类器官充当生物硬件。

AI长期以来都受人脑的启示，这种办法被证明是特别成功的，让AI拥有了从医疗诊断到诗歌创作的多方面成就。但毫无疑咨询，原始模型——人脑目前在许多方面仍然优于机器，那假如不是试图让AI更像大脑，而是直截了当从源头入手呢？

多领域科学家正在努力制造新一代生物计算机，他们试图以脑细胞的三维培养物（大脑类器官）作为生物硬件，并在《科学前沿》杂志上描述了实现这一愿景的路线图。

美国约翰斯·霍普金斯大学托马斯·哈通教授讲：“我们称那个新的跨学科领域为‘类器官智能’（OI）。一群顶尖科学家正聚集在一起开辟这项技术，其将开启一个快速、强大和高效的生物计算新时代。”

大脑类器官什么原因是更好的计算机？

大脑类器官是一种诞生于实验室的细胞培养物。它不是“迷你大脑”，但它可“共享”大脑功能和结构的关键方面，例如神经元和其他脑细胞。此外，尽管大多数细胞培养物是扁平的，但类器官却具有三维结构，这使培养物的细胞密度增加了一倍，也意味着神经元可形成更多的连接。

但人们还是会咨询：当前的计算机不是比大脑更聪慧、更快吗？

哈通解释讲，尽管硅基计算机在数字方面确信更好，但大脑更擅长学习，而且更节能。例如，训练著名AI“阿尔法狗”所花费的能量，超过维持一个活跃的成年人10年所需的能量。

“大脑还具有惊人的存储信息的能力。”哈通补充道，“我们正在达到硅计算机的物理极限，因为人类不能再将更多的晶体管封装到一个微小的芯片中了。然而大脑的连接彻底不同，它有大约100亿个神经元经过超千个点连接起来。与目前的技术相比，这是一个巨大的功率差异。”

OI生物计算机什么样？

依照哈通的讲法，目前的大脑类器官需要扩大规模。“它们太小了，每个包含大约50000个细胞。关于OI，我们需要将那个数字增加到10万。”

与此并且，研究人员还在开辟与类器官通信的技术。即向它们发送信息并读出它们在“想什么”。这需要采用生物工程和机器学习，以及设计新的刺激和记录设备。

哈通团队还开辟了一种脑机接口设备，在去年8月发表的一篇论文中，这是一个柔性外壳，密密麻麻地覆盖着微小的电极，既可从类器官中接收信号，也可向其传输信号。

按科学家设想，最终OI将整合广泛的刺激和记录工具。它们将类器官网络连接、激活、协调，从而实现更复杂的计算。

OI可助神经系统疾病防治

OI还将超越计算，进入医学领域。由于诺贝尔奖获得者约翰·戈登和山中伸弥开辟的突破性技术，大脑类器官可从成人组织中产生。这意味着科学家可从患有神经疾病（如阿尔茨海默病）的患者的皮肤样本中开辟个性化的大脑类器官。以此进行多项测试，调查遗传因素、药物和毒素怎么妨碍这些条件。

哈通举例称，科学家从此可比较健康人和阿尔茨海默病患者的类器官的经历形成，并尝试修复缺陷。

建立“嵌入式伦理”办法

制造可以学习、经历并与环境互动的人脑类器官的并且，必然面临复杂的伦理咨询题。它们能否进展意识？它们会记忆痛苦吗？科学界对由细胞制成的大脑类器官拥有怎么样的权利？

研究人员敏锐地意识到这些咨询题。哈通表示，要以合乎道德和对社会负责的方式进展OI，出于那个缘故，从一开始他们就与伦理学家合作，建立了“嵌入式伦理”办法。随着研究的进展，所有伦理咨询题都将由科学家、伦理学家和公众组成的团队不断进行评估。

离第一个OI还有多远？

虽然OI仍处于起步时期，但科学家最近发表的一项研究已提供了概念证明。研究显示，正常的、扁平的脑细胞培养物能够学会玩电子乒乓游戏。

哈通对此总结道，研究团队差不多在用大脑类器官进行测试，用类器官复制那个实验差不多满足了OI的基本定义。从现在开始，只需建立社区、工具和技术，人类即可实现OI的全部潜力。

来源：中国科技网