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

Этническое чудо Этническое чудо

Сингапур взял лучшее от западной культуры и построил у себя XXII век

Вокруг света
«Наука о чужих. Как ученые объясняют возможность жизни на других планетах» «Наука о чужих. Как ученые объясняют возможность жизни на других планетах»

Как инопланетян начали искать с помощью радиотелескопов

N+1
«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
Игра Brawl Stars: популярное развлечение или угроза для детей? Игра Brawl Stars: популярное развлечение или угроза для детей?

Разбираемся, в чем секрет игры Brawl Stars и стоит ли беспокоиться взрослым

Psychologies
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
Трогательные отношения: что делать, если вам не хватает прикосновений партнера Трогательные отношения: что делать, если вам не хватает прикосновений партнера

Почему на самом деле важен телесный контакт? Какую роль в отношениях он играет?

Psychologies
Академик Павлов: человек, без которого мир был бы другим Академик Павлов: человек, без которого мир был бы другим

Но не все себе представляют, каким в обычной жизни был академик Павлов

Караван историй
Понемногу о многом Понемногу о многом

Забытые плавания в Индию

Знание – сила
Ген памяти Ген памяти

Какие альтернативные накопители предлагают на рынке хранения данных

РБК
Хмелита: день сегодняшний и завтрашний Хмелита: день сегодняшний и завтрашний

О нынешнем дне усадьбы Хмелита и всего музея-заповедника

Знание – сила
Передовая на передовой Передовая на передовой

«Великая»: байопик легендарной военной корреспондентки Ли Миллер

Weekend
«Быть битмейкером — это не круто» «Быть битмейкером — это не круто»

Wallem, певец и автор песен, поделился наблюдениями за музыкальными трендами

ЖАРА Magazine
И твоя мама тоже И твоя мама тоже

«Все совпадения неслучайны»: первый сериал Альфонсо Куарона

Weekend
«Белорусские мифы. От Мары и домашнего ужа до волколака и Злыдни» «Белорусские мифы. От Мары и домашнего ужа до волколака и Злыдни»

Какая нечистая сила обитает в вихре

N+1
Туда-сюда-издат Туда-сюда-издат

14 историй о том, как писатели пользовались тамиздатом

Weekend
«Меня растили как прислугу для родителей» — историю читательницы комментирует психолог «Меня растили как прислугу для родителей» — историю читательницы комментирует психолог

Как начать жить, если родители внушили чувство долга перед ними?

Psychologies
4 причины, почему нам трудно сказать «спасибо» 4 причины, почему нам трудно сказать «спасибо»

Как быть, если в нужный момент не найти нужных слов благодарности?

Psychologies
20 вопросов, которые нужно себе задать, чтобы выявить красные флаги в отношениях 20 вопросов, которые нужно себе задать, чтобы выявить красные флаги в отношениях

Честные ответы на эти вопросы помогут заметить все красные флаги в отношениях

Psychologies
Есть контакт Есть контакт

Певец и продюсер ELMAN о музыке в его жизни и его жизни в музыке

Men Today
Вышли на замену Вышли на замену

Какие китайские автомобили заменили нам привычные европейские и корейских бренды

Men Today
Изображая зло Изображая зло

Как Босх придумал адскую реальность

Weekend
7 важных истин, которые я осознала, когда мой друг покончил с собой 7 важных истин, которые я осознала, когда мой друг покончил с собой

7 важных истин, которые я осознала после трагической кончины друга

Psychologies
Тёплое время: 20 идей для уютной атмосферы в семье Тёплое время: 20 идей для уютной атмосферы в семье

Идеи, которые помогут сделать ваше «время вместе» теплее, дружнее и интереснее

Новый очаг
Катастрофа, о которой забыли Катастрофа, о которой забыли

Китайская история ХХ века: с чего началась экологическая катастрофа в Юньнане?

Наука и техника
Самый сок Самый сок

Почему кроссовер Jaecoo J7 Supreme-V — технический деликатес

Автопилот
Get ready with me: в чем смысл тренда и почему люди показывают, как готовятся выйти из дома Get ready with me: в чем смысл тренда и почему люди показывают, как готовятся выйти из дома

Почему видеоролики, в которых блогеры одеваются, становятся вирусными?

Psychologies
Дело мастера Дело мастера

Тест-драйв первого люксового внедорожника Tank

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Близость на расстоянии свайпа: как найти настоящие чувства в мире онлайн-знакомств Близость на расстоянии свайпа: как найти настоящие чувства в мире онлайн-знакомств

Как найти настоящие чувства в лабиринтах свиданий и профилей

Psychologies
Вопрос для собственника: зачем делать топ-менеджера партнером Вопрос для собственника: зачем делать топ-менеджера партнером

Превращение топ-менеджера в партнера может открыть новые перспективы

Forbes
Вдохновленные превосходством Вдохновленные превосходством

Квантовая гонка: за что борется Россия и какие имеет шансы на победу?

Монокль
Открыть в приложении