Нейро-силиконовые мозги

Многие ученые уже сегодня предлагают заменять поврежденные участки мозга кремниевыми чипами – искусственными нейронными сетями.
Фото PetraSoft

Ровно десять лет назад «отец» синергетики, немецкий ученый Герман Хакен, дал свой прогноз перспектив создания протезов мозга (кремниевых электронных чипов, соединенных с мозговой тканью). «Интересная задача – установление физической связи между нейронами и чипами, – отмечал Хакен в своей монографии «Принципы работы головного мозга. Синергетический подход к активности мозга, поведению и когнитивной деятельности» (Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1996). – Решением ее занимается, например, Фромхерц... Мы находимся здесь в самом начале пути, и делать сколько-нибудь определенные прогнозы относительно будущего развития, например относительно чипов, имплантированных в поврежденный мозг, или увеличения информационной емкости мозга (протезы мозга) сложно. Только будущее покажет, имеем ли мы дело с научной фантастикой или реальностью».

И вот это будущее наступило. Причем даже быстрее, чем рассчитывал Хакен┘

В 2001 году Петер Фромхерц и Гюнтер Зек из немецкого Института биохимии им. Макса Планка впервые в мире успешно соединили живые нейроны мозга с микросхемами, построенными на кремниевых кристаллах. Ученые поместили около 20 нейронов улитки в кремниевую микросхему. В результате – соседние нервные клетки образовали контакты друг с другом и с микросхемой! Гибридная схема из живого и неживого работала! Немецкие биохимики тогда заявили, что собираются приступить к созданию системы из 15 тыс. транзисторов.

Вообще-то складывается полное впечатление, что история создания нейро-силиконовых мозгов – это блестящая иллюстрация гипотезы самореализующихся прогнозов. Один раз высказанный прогноз начинает как бы притягивать к себе будущие события.

Вот совсем недавнее сообщение, опубликованное на сайте LiveScience.com. В Падуанском (Италия) университете сконструировали уже вполне полноценную микросхему со встроенными клетками мозга. Нейрочип NACHIP размером около миллиметра содержит 16 384 транзистора, к которым специальными белками приклеены отростки нейронов. Органическая подсистема обменивается с кремниевой электрическими импульсами. (Клетка ведь тоже может генерировать импульсы за счет электрохимических реакций, протекающих в ней постоянно.)

Конечно, в натренированном терминаторами и матрицами мозгу (пока еще не полностью кремниевом) современных обывателей сразу всплывают брутальные картинки хитроумных биокомпьютеров, всеопутывающих невидимых нейронных сетей и взбесившихся киборгов. Но, по-видимому, ближайшее реальное применение протезов мозга вполне банально – медицина.

«Это очень интересная информация, – подчеркнула в беседе с корреспондентом «НГ» доктор биологических наук, заведующая лабораторией функциональной нейроморфологии Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН Елена Лосева. – Насколько поняла, пока такой чип контактирует с нейронами из культуры. И проверка лекарств также осуществляется в культуре. На мой взгляд, было бы чрезвычайно важно вживлять такие микросхемы в живой мозг с патологией или в опухоли нейрональной природы, в его определенные отделы, и проверять, как воздействуют лекарства на конкретные мишени. Ведь взаимодействия клеток и веществ в мозге сильно отличаются от тех взаимодействий, которые происходят в культуре. Вживленные в действующий мозг, такие чипы, как мне представляется, могут приблизить нас к пониманию клеточных и молекулярных механизмов его функционирования. Можно будет проверять воздействие многочисленных физиологически-активных веществ, введенных системно или непосредственно в мозг, на конкретные клеточные ансамбли живого мозга. Причем эти исследования можно вести прижизненно, что принципиально отличает их от большинства исследований, проводимых в нейробиологии на современном этапе».

Между тем события развиваются стремительно. Интернет-ресурс Physorg сообщает, что профессор Квабена Боахен из Стэнфордского университета намерен заменять поврежденные участки мозга кремниевыми чипами (а фактически – искусственными нейронными сетями). Правда, для этого потребуются мозговые протезы производительностью до десяти квадриллионов вычислений в секунду. По существу, это – показатели современной супер-ЭВМ! По словам профессора, сейчас его команда занимается созданием микрочипа, в котором уместятся около 100 тыс. искусственных нейронов (помним, что пять лет назад все началось с 20 нейронов), а также над объединением нескольких таких чипов в сеть, состоящую из одного миллиона нейронов.

Кстати, соучредитель и ведущий ученый компании Sun Microsystems Билл Джой, еще в мартовском номере журнала Wired за 2000 год, предупреждал, что объединение генной инженерии и компьютерной технологии несет очень реальную угрозу человечеству и экосистеме. По его словам, последние достижения в области молекулярной электроники означают, что к 2030 году «мы, вероятно, сможем создавать машины, в миллион раз мощнее современных персональных компьютеров» и наделять их интеллектом на уровне человеческого. «Возможно, что созданные мною инструменты помогут построить технологию, которая займет место нашего биологического вида. Мне очень неприятно думать об этом», – сказал он.

Может быть, и перестраховывается известный компьютерный гуру. А может┘