Phòng thí nghiệm nuôi não mini để vận hành máy tính

Một nhóm nhà khoa học Thụy Sĩ đứng đầu là tiến sĩ Fred Jordan, nhà đồng sáng lập phòng thí nghiệm FinalSpark nằm ở thị trấn Vevey thuộc bang Vaud, hướng tới xây dựng trung tâm dữ liệu chứa đầy máy chủ “sống” phỏng theo cách trí tuệ nhân tạo (AI) học hỏi và sử dụng năng lượng ít hơn những phương pháp hiện nay. Họ tạo ra neuron có thể phát triển thành cụm gọi là organoid, gắn chúng vào điện cực và sử dụng như máy tính thu nhỏ.

Ở FinalSpark, quá trình bắt đầu với tế bào gốc lấy từ tế bào da người mà nhóm nghiên cứu mua từ phòng khám ở Nhật Bản. Tiến sĩ Flora Brozzi, nhà sinh vật học tế bào trong phòng thí nghiệm, nuôi cấy tế bào gốc sống thành những khối cầu nhỏ màu trắng, mỗi khối là một bộ não tí hon bao gồm các cụm neuron và tế bào hỗ trợ. Loại organoid này kém xa não người về độ phức tạp như có cùng khối xây dựng cơ bản.

Sau khi trải qua quá trình kéo dài vài tháng, organoid sẵn sàng gắn vào điện cực, sau đó được kích thích để phản ứng với phím tắt đơn giản. Đây là một phương tiện để truyền và nhận tín hiệu điện và kết quả được ghi lại trên máy tính thường gắn kèm hệ thống. Khi ấn một phím, tín hiệu điện truyền qua điện cực, màn hình hiển thị đồ thị thay đổi giống điện não đồ. Kích thích điện là bước quan trọng đầu tiên hướng tới mục tiêu lớn hơn của nhóm nghiên cứu là kích hoạt quá trình học hỏi ở neuron của máy tính sinh học để chúng có thể tự điều chỉnh nhằm thực hiện nhiệm vụ.

Một thách thức mà các nhà nghiên cứu đang tìm cách giải quyết là duy trì khả năng tồn tại của máy tính sinh học. FinalSpark đã đạt một số bước tiến trong 4 năm qua khi organoid của họ có thể sống sót tới 4 tháng. Đôi khi, họ quan sát hàng loạt hoạt động từ organoid trước khi chúng chết, tương tự nhịp tim và hoạt động não tăng lên ở một số người khi qua đời.

Nhóm nghiên cứu ở FinalSpark không phải những nhà khoa học duy nhất làm việc trong lĩnh vực máy tính sinh học. Công ty Australia Cortical Labs năm 2012 thông báo neuron nhân tạo do họ tạo ra có thể chơi game Pong trên máy tính. Tại Mỹ, các nhà nghiên cứu ở Đại học Johns Hopkins cũng phát triển bộ não mini để tìm hiểu cách chúng xử lý thông tin, giúp phát triển thuốc điều trị bệnh thần kinh như Alzheimer và tự kỷ.

Theo tiến sĩ Lena Smirnova, người chỉ đạo nghiên cứu ở Đại học Johns Hopkins, organoid rất thú vị về mặt khoa học nhưng mới chỉ ở giai đoạn phát triển ban đầu và không có khả năng thay thế vật liệu sử dụng phổ biến hiện nay cho chip máy tính. “Máy tính sinh học sẽ hỗ trợ chứ không thay thế hẳn chip silicon, thúc đẩy lập mô hình bệnh dịch và giảm sử dụng động vật để thí nghiệm”, Smirnova cho biết.

An Khang (Theo BBC, Spaceworks)