科學家培養「迷你人腦」為電腦提供動力

這或許聽起來像是科幻小說的情節，但為數不多的研究人員正在嘗試用活細胞製造電腦，而且已經取得一些實際進展。

歡迎來到「生物電腦」（biocomputing）的奇異世界。

在這個領域走在前沿的，是一群我拜訪過的瑞士科學家。

他們希望有一天，資料中心能佈滿「活體」伺服器，這些伺服器能夠模仿人工智能（AI）的學習方式，所需能量卻僅為現有技術的一小部分。

這正是我參觀的FinalSpark實驗室聯合創辦人弗雷德·喬丹博士（Dr Fred Jordan）的願景。

我們早已習慣電腦世界裡的「硬體」與「軟體」概念，而喬丹博士及同行們用來形容他們研發成果的，是一個聽上去頗為驚人的詞——「濕件」（wetware）。

簡單來說，這是透過培養神經元，使其形成稱為「類器官」（organoids）的團塊，再將它們連接到電極上，從而開始嘗試把它們當作迷你電腦來使用。

喬丹博士承認，對許多人而言，「生物電腦」這個概念聽起來確實有些怪異。

他說：「在科幻小說裡，人們早就與這些想法相處許久了。」

「當你開始說『我要把一個神經元當作小機器來用』時，這是一種看待人腦的全新方式，也會讓人重新思考我們究竟是什麼。」

在FinalSpark，研究的起點是由人類皮膚細胞衍生出的幹細胞，這些細胞購自日本的一家診所，實際捐贈者則保持匿名。

不過，或許出人意料的是，他們並不缺乏自願者。

「有很多人主動找上我們，」他說。

「但我們只會選擇來自官方供應商的幹細胞，因為細胞的品質至關重要。」

在實驗室裡，FinalSpark的細胞生物學家弗洛拉·布羅齊博士（Dr Flora Brozzi）遞給我一個培養皿，裡面盛著幾個細小的白色球體。

這些小球本質上就是微型的、實驗室培養的「迷你大腦」。它們由活體幹細胞培養而成，發展成由神經元和支持細胞組成的團塊，也就是所謂的「類器官」。

它們遠不及人腦的複雜，但基礎組成卻相同。

經過長達數月的培養過程後，類器官會準備好接上電極，然後被刺激以回應簡單的鍵盤指令。

這種方式能讓電信號進行傳送與接收，而結果則由連接在系統上的普通電腦加以記錄。

測試原理十分簡單：按下一個鍵，電信號經電極傳輸，如果成功（並非每次都成功），螢幕上就能看到一個小小的活動波動。

螢幕呈現出來的是一條動態曲線，看起來有點像腦電圖。

我連續快速按了幾次鍵，反應忽然停止，接著圖表上出現一次短促而明顯的能量爆發。

我問發生了什麼事，喬丹博士說，他們對類器官的行為和原因仍有很多不明白的地方。或許，是我惹惱了它們。

電刺激只是邁向更大目標的第一步——讓「生物電腦」的神經元能夠學習，最終適應並執行任務。

「對人工智能來說，原理始終如一，」他解釋道。

「你輸入一個訊息，就希望得到一個有用的輸出。比如，輸入一張貓的照片，就希望結果告訴你『這是一隻貓』。」

維持生物電腦的「生命」

讓一台普通電腦持續運作並不難——只需要電源即可——但「生物電腦」又該如何維持？

這個問題，科學家們至今還沒有答案。

倫敦帝國理工學院神經技術教授兼神經技術中心主任西蒙·舒爾茨（Simon Schultz）指出：「類器官沒有血管。」

「人腦則有遍布各層次的血管網絡，能持續輸送營養，確保正常運作。」

「我們還不知道如何正確地構建這樣的血管，所以這是目前最大的挑戰。」

不過，有一點可以確定：當我們說一台電腦「死機」時，對於「濕件」而言，那是真的「死亡」。

真實世界的應用

在「生物電腦」領域努力的不只有FinalSpark。

澳洲企業Cortical Labs早在2022年就宣布，成功讓人工培養的神經元玩起早期電腦遊戲《乓》（Pong）。

在美國，約翰斯·霍普金斯大學的研究團隊同樣在打造「迷你大腦」，用來研究它們如何處理資訊——但應用場景是在研發針對阿爾茨海默症、自閉症等神經疾病的藥物。

人們希望人工智能很快就能加速這類研究。

不過，目前帶領這項研究的莉娜·斯米爾諾娃博士（Dr Lena Smirnova） 認為，「濕件」雖然在科學上令人振奮，但仍處於早期階段。

她指出，這項技術短期內幾乎不可能取代現有電腦晶片的主要材料。

她說：「生物電腦應該是對矽基人工智能的補充，而不是取而代之，同時也能推進疾病建模並減少動物實驗。」

舒爾茨教授也表示贊同：「我認為它無法在很多的領域勝過矽晶片，但我們會為它找到一個合適的定位。」

即便這項技術離實際應用越來越近，喬丹博士仍對它的科幻根源念念不忘。

「我一直是科幻迷，」他說。

「每次看科幻電影或小說時，我總覺得有點遺憾，因為現實生活不像故事裡那樣。如今，我覺得自己正身處故事之中，甚至親手在書寫它。」

法蘭雀絲卡·哈謝米（Franchesca Hashemi）對本文亦有貢獻。

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