Как биороботы оживают и меняют мир технологий

РБКHi-Tech

Бот из машины

Как биороботы оживают и меняют мир технологий

Автор: Ирада Садраева

eBiobot — робот с мышцами мыши. Фото: Yongdeok Kim / University of Illinois Urbana-Champaign

«РБК Тренды» выяснили, в чем мозг человека превосходит мощнейший суперкомпьютер, для чего науке нужны киборги, где выпускают радиоуправляемых тараканов и зачем люди давят на роботов.

Биоробот — это устройство, сочетающее биологические элементы (например, клетки кожи, протеины или мышечные ткани) с технологическими (экраном, сенсорной системой или двигателем). Биороботов создают и изучают в рамках биоробототехники — области знания на стыке биологии, физики и информатики. На выходе мы получаем послушного жука-киборга, искусственный нос, способный распознать запах человека, или ИИ, который питается энергией из стволовых клеток человека.

В 2024 году сразу две компании объявили о том, что используют энергию живых существ для работы роботов. Так, стартап из Швейцарии FinalSpark показал «живой процессор» для искусственного интеллекта, работающий на базе клеток мозга человека. Со своей стороны инженеры из Корнелльского университета научились управлять роботами с помощью электрических сигналов, которые генерирует… гриб. Ученые рассчитывают, что развитие биороботов не только внесет вклад в фундаментальную науку, но и будет иметь целый ряд практических результатов.

Новый источник энергии

Один из наиболее перспективных трендов биоробототехники — использование живых клеток как источников энергии. Например, производительность самого быстрого суперкомпьютера Frontier — один экзафлопс (миллиард миллиардов операций) в секунду. Эта мощность используется в суперкомпьютерах для решения сложных задач, таких как прогнозирование климата, моделирование ядерных реакций или анализ больших данных.

Но есть одна загвоздка: чтобы Frontier мог обрабатывать эти рекордные объемы данных, он потребляет 21 мегаватт энергии в секунду. А человеческий мозг работает на таком же уровне вычислительной мощности, потребляя всего 20 ватт.

Анастасия Куренкова, замдиректора по учебной и воспитательной работе Института регенеративной медицины Сеченовского университета, автор телеграм-канала «АДовый рисёрч»: «Живые клетки можно использовать для работы искусственных нейросетей, поскольку вычислительная способность нашего мозга куда больше, чем у суперкомпьютера. Это может показаться странным, ведь не каждый в уме способен перемножить трехзначные числа, а элементарный калькулятор справляется с этим за доли секунды. Но не стоит забывать, что наш мозг контролирует абсолютно все процессы в теле. Он обеспечивает синхронное сокращение тысяч мышечных волокон, чтобы просто дышать и поддерживать положение тела в пространстве. Он отвечает за выработку сигнальных молекул, чтобы не умереть от истощения или от вредных продуктов метаболизма. Наконец, он обеспечивает анализ информации, поступающей от всех органов чувств, чтобы мы могли просто насладиться сериалом в уютном кресле». 

«Живой компьютер» из стволовых клеток

Оценив энергетический потенциал нервных клеток человека, уже упоминавшийся выше FinalSpark создал первый в мире «живой компьютер». Он использует выращенный в лаборатории «мини-мозг» — структуру из нейронных стволовых клеток.

«Мы можем превратить клетки кожи в стволовые клетки. Затем из стволовых тканей произвести клетки любой части тела», — объясняет один из разработчиков биопроцессора Фред Джордан. После того как ученые размножили клетки в лаборатории, они объединили их, создав органоиды головного мозга (скопления нейронных стволовых клеток). Грубо говоря, это «мини-мозги», которые воспроизводят определенные характеристики человеческого мозга. Их размер составляет около 0,5 мм. Эти структуры, по заявлениям ученых, потребляют гораздо меньше энергии, чем современные чипы.

Швейцарский биопроцессор состоит из 16 органоидов. Эти крошечные скопления нейронов обрабатывают информацию, справляются со сложными задачами, такими как распознавание голоса, обработка визуальной информации и принятие решений.

Исследователи FinalSpark сосредоточены на том, чтобы их система научилась усваивать большое количество информации. Мы уже знаем, как учатся искусственные нейронные системы (такие как Chat GPT), но как это происходит у ИИ на базе биологических систем, вопрос. «Человек обучается при помощи нейронов мозга. Поэтому мы уверены, что это перспективное направление. Однако мы не знаем точно, что нужно сделать, для того чтобы искусственная нейронная система училась так же, как человек. Более того, никто еще не проводил исследований обучения in vitro», — отмечает Джордан.

Если исследования покажут хорошие результаты, можно будет создать «живой компьютер», который будет потреблять в 1 млн раз меньше энергии, чем современные вычислительные системы, объясняет ученый.

Проект биопроцессора от FinalSpark — это перспективная разработка, но он далек от идеала. Мини-мозги отстают от традиционных кремниевых чипов в скорости и точности обработки данных. Это означает, что они пока не могут справиться со всем спектром вычислительных задач, с которыми справляются цифровые процессоры.

Еще одна проблема — срок службы этих органоидов. Например, в FinalSpark мини-мозги живут около 100 дней. Из-за этого биопроцессоры надо регулярно обновлять, загружать новыми стволовыми клетками для поддержания работоспособности системы. Эти ограничения заставляют инвесторов сомневаться в практичности и рентабельности такой установки на долгой дистанции использования.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Познание в обход сознания Познание в обход сознания

Почему мозг приписывает намерения нарисованным треугольникам?

Вокруг света
Институт особого назначения Институт особого назначения

Какими исследованиями занимается Институт истории естествознания и техники?

Знание – сила
«Нет причин не продлить нашу жизнь до 200 лет и даже до 1000» «Нет причин не продлить нашу жизнь до 200 лет и даже до 1000»

Как мировая наука и бизнес борются со старением

РБК
«Махнул пером – отдал сыграть...» «Махнул пером – отдал сыграть...»

Отнести ранние драматургические опыты Грибоедова к «комедийкам» будет неверно

Знание – сила
Константин Фурсов: «Вдруг оказалось, что наука в России есть» Константин Фурсов: «Вдруг оказалось, что наука в России есть»

Почему не на все вопросы ученые могут дать ответы

РБК
Повеяло Повеяло

Техника по-пионерски плюс комфорт по-буржуински

Автопилот
Ксения Трейстер: «Я знала, что за меня никто не попросит, поэтому однажды попросила за себя сама» Ксения Трейстер: «Я знала, что за меня никто не попросит, поэтому однажды попросила за себя сама»

Римас Владимирович, посмотрите меня! Наташа Ростова — это я!

Караван историй
Со времен Александра Невского Со времен Александра Невского

Пять московских достопримечательностей с удивительной историей

Зеркало Мира
Большая игра Большая игра

Куда БРИКС и G7 ведут глобальную экономику

Деньги
Чем дышат почвы и как они влияют на климат Чем дышат почвы и как они влияют на климат

Наверное, мало кто знает, что почвы участвуют в регуляции климата

Наука и жизнь
Тройное открытие Тройное открытие

Что это – трикладушка? Гармошка? Складной планшет?

ТехИнсайдер
Нарисуем — будем жить! Нарисуем — будем жить!

3D-принтеры: прошлое, настоящее и космическое будущее

Зеркало Мира
Сами себя заработают Сами себя заработают

Если копить никак не получается, пора изучить все скрытые возможности денег

VOICE
Третий не лишний: как работают семейные медиаторы и доулы по разводам Третий не лишний: как работают семейные медиаторы и доулы по разводам

Медиаторы по разводам: что это за профессия, насколько она пользуется спросом?

Forbes
Новогодний сюрприз Новогодний сюрприз

Борис Николаевич Ельцин был горазд на сюрпризы

Дилетант
«Я не тороплюсь рассказывать, сколько мне лет»: как проявляется эйджизм при найме «Я не тороплюсь рассказывать, сколько мне лет»: как проявляется эйджизм при найме

Что такое «янгизм» и почему возраст сотрудника — не главное?

Forbes
Что случилось с миром из-за Великой депрессии в США? Узнайте интересные факты о 1930-х Что случилось с миром из-за Великой депрессии в США? Узнайте интересные факты о 1930-х

Какие изменения в мире вызвала Великая депрессия?

ТехИнсайдер
«Меня обходили стороной, словно смерть заразна»: история женщины, потерявшей дочь «Меня обходили стороной, словно смерть заразна»: история женщины, потерявшей дочь

Личная история проживания горя утраты

Psychologies
Ученые наконец-то поняли, почему от красного вина болит голова Ученые наконец-то поняли, почему от красного вина болит голова

Какие компоненты красного вина вызывают у нас головную боль?

ТехИнсайдер
В силиконовых ремешках смарт-часов содержится множество вредных химикатов В силиконовых ремешках смарт-часов содержится множество вредных химикатов

Слышали что-нибудь о «вечных химикатах»?

ТехИнсайдер
«Крыши раскрыты»? «Печь упала»? Три года ссылки «Крыши раскрыты»? «Печь упала»? Три года ссылки

Письмо в журнал «Безбожник» — о непонимании роли религии в молодом СССР

Дилетант
Популярно о почвах Популярно о почвах

Почему нельзя судить о почве по её верхнему слою?

Наука и техника
Многоликий минерал кварц Многоликий минерал кварц

Кварц и его разнообразные формы

Наука и техника
Лазуритовые бусины эпохи бронзы из Омана сделали из афганского сырья Лазуритовые бусины эпохи бронзы из Омана сделали из афганского сырья

Ученые проанализировали лазуритовые бусины, которые археологи обнаружили в Омане

N+1
Снова всегда Снова всегда

Как Чарли Кауфман сводит все концы со всеми началами

Weekend
Как понять, что вам не хватает витамина D — и как его получить зимой? Простой ответ Как понять, что вам не хватает витамина D — и как его получить зимой? Простой ответ

Как недостаток витамина D влияет на наш организм?

ТехИнсайдер
«Сколько ты зарабатываешь?»: стоит ли говорить родственникам о своих доходах и расходах «Сколько ты зарабатываешь?»: стоит ли говорить родственникам о своих доходах и расходах

Важно ли скрывать, сколько вы зарабатываете от родственников?

Psychologies
Сексизм, киднеппинг и гусеница-наркоманка — за что критикуют вселенную Диснея Сексизм, киднеппинг и гусеница-наркоманка — за что критикуют вселенную Диснея

Какие картины студии Disney вызывали недовольство публики?

СНОБ
Как правильно выражать гнев: 4 этапа проживания негативных эмоций Как правильно выражать гнев: 4 этапа проживания негативных эмоций

Всегда ли стоит выражать свой гнев и как прожить его без вреда?

Psychologies
Позаботьтесь о своем пушистом товарище: как правильно чистить игрушки для собак и зачем вообще это нужно Позаботьтесь о своем пушистом товарище: как правильно чистить игрушки для собак и зачем вообще это нужно

Как мыть игрушки из разных материалов — плюша, пластика, каната или резины.

ТехИнсайдер
Открыть в приложении