Микропроцессор на органоидах человеческого мозга

24.05.2024

Современные достижения в области биотехнологий открывают новые горизонты для создания энергоэффективных вычислительных устройств. Швейцарский стартап FinalSpark недавно представил миру уникальную нейроплатформу, предоставляющую удаленный доступ к биопроцессорам, созданным на базе органоидов человеческого мозга. Эта инновация обещает радикально изменить представления о компьютерных технологиях и их влиянии на окружающую среду.

FinalSpark разработал первую в мире онлайн-платформу, которая использует 16 органоидов мозга в качестве биопроцессоров. Нейроплатформа FinalSpark позволяет проводить сложные вычисления с минимальным энергопотреблением. Исследования показывают, что такие биопроцессоры потребляют в миллион раз меньше энергии по сравнению с традиционными кремниевыми микросхемами, что значительно снижает экологический след вычислительных устройств.

Для обучения языковой модели искусственного интеллекта, такой как GPT-3, требуется около 10 ГВтч энергии. Это в 6000 раз больше, чем среднестатистический европеец потребляет за год. Внедрение биопроцессоров может существенно снизить эти расходы, открывая путь к более устойчивым и экономичным вычислительным решениям.

Основой работы нейроплатформы является архитектура, известная как wetware, которая объединяет аппаратное обеспечение, программное обеспечение и биологические компоненты. Ключевым элементом являются многоэлектродные матрицы (MEA), содержащие живую ткань мозга. Каждая MEA включает четыре органоида, соединенные восемью электродами, которые используются для стимуляции и записи нейронной активности. Эти данные передаются через цифро-аналоговые преобразователи с высокой частотой и разрешением, обеспечивая точность и надежность работы системы.

Для поддержания жизнедеятельности органоидов используется микрофлюидная система, а контроль за их состоянием осуществляется с помощью камер. Программное обеспечение нейроплатформы обеспечивает ведение и считывание данных, поддерживая эффективную работу всей системы. FinalSpark уже предоставил доступ к своей платформе девяти научным учреждениям, что способствует развитию исследований и новых методов обработки данных на основе биопроцессоров. Более тридцати университетов также проявили интерес к сотрудничеству с компанией.

Срок жизни органоидов, используемых в биопроцессорах, составляет около 100 дней, что значительно меньше, чем у традиционных кремниевых микросхем. Однако для экспериментальных целей этого достаточно, и ученые продолжают работать над продлением жизнеспособности нейронных структур. Изначально органоиды функционировали всего несколько дней, но современные технологии позволили значительно увеличить этот срок.

Разработка биопроцессоров на основе органоидов мозга открывает новые перспективы для создания энергоэффективных и экологически чистых вычислительных систем. Сотрудничество FinalSpark с научными учреждениями способствует ускорению исследований в этой области, приближая нас к созданию первых в мире живых процессоров. Эти достижения обещают внести значительный вклад в развитие технологий и их устойчивое использование.

<< Назад: Электрическая ложка подсолит еду 24.05.2024

>> Вперед: Четвертый сигнал светофора 23.05.2024

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Роботы-грибы управляются светом 11.09.2024 Одна из самых удивительных разработок в области использования природных материалов в робототехнике появилась благодаря усилиям группы исследователей из Корнельского университета. Они создали роботов, управляемых с помощью грибных мицелиальных нитей. Эти живые структуры могут не только реагировать на свет, но и передавать электрические сигналы, что открывает путь к созданию гибридных роботов с уникальными возможностями. Мицелий представляет собой подземную сеть грибов, обладающую способностью улавливать свет, реагировать на химические раздражители и передавать электрические импульсы. Эти свойства делают его идеальным кандидатом для создания сенсорных систем в роботах, которые могут работать в условиях, недоступных для обычных технологий. По словам исследователей, такие роботы могут в будущем помочь обнаруживать невидимые для человека изменения в окружающей среде, например, в сельском хозяйстве. Команда ученых разработала два экспериментальных робота. Первый из них - мягкий робот в форме паука, второй - четырехколесное транспортное средство, напоминающее багги. Оба устройства были оснащены мицелиальными нитями, которые реагировали на ультрафиолетовый свет. Это позволило роботам изменять свое поведение и движение в ответ на световые сигналы. Такое использование мицелия делает роботов чувствительными к окружающей среде, что является ключевым преимуществом перед традиционными синтетическими сенсорами. Руководитель проекта Ананд Мишра отмечает, что живые системы, такие как мицелий, обладают гораздо большей функциональностью, чем обычные искусственные сенсоры: "Синтетические системы часто ограничены одной функцией, тогда как живые организмы могут одновременно реагировать на множество раздражителей, таких как свет, тепло, прикосновения и даже неизвестные сигналы," - объясняет он. Это открывает новые возможности для создания роботов, которые смогут работать в непредсказуемых и сложных условиях. Для того чтобы роботизированные устройства могли эффективно использовать сигналы от мицелия, ученые разработали специальный электрический интерфейс. Он позволил записывать и обрабатывать электрическую активность мицелия в реальном времени. Контроллер, разработанный командой, имитировал функции нервной системы животных, преобразовывая сигналы от мицелия в команды для роботов. Эта технология позволила роботам автономно изменять свое поведение в зависимости от окружающих условий. Разработанные роботы прошли серию успешных экспериментов. В трех испытаниях роботы меняли траекторию своего движения в ответ на световые сигналы и электрическую активность мицелия. Более того, исследователи смогли вручную управлять роботами, что является важным шагом на пути к практическому применению этой технологии. Одной из наиболее перспективных областей применения роботов-грибов является сельское хозяйство. Исследователи планируют в будущем использовать мицелий для анализа химического состава почвы. Это позволит роботам определять, когда необходимо вносить удобрения, что поможет снизить использование химикатов и уменьшить загрязнение окружающей среды, например водоемов. Проект роботов, основанных на грибных мицелиальных нитях, открывает новые горизонты для использования биологических материалов в робототехнике. Гибкость и многозадачность мицелия могут сделать таких роботов незаменимыми в областях, требующих чувствительных сенсорных систем, способных адаптироваться к сложным и изменяющимся условиям.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025