Выращенные в лаборатории клетки мозга киборгов учатся играть в видеоигры Pong

«Что сделал Бог?»

Эти слова из библейской Книги Чисел были впервые переданы Сэмюэлем Морзе по всей стране по телеграфной линии между Вашингтоном, округ Колумбия, и Балтимором, штат Мэриленд, чтобы продемонстрировать потенциал междугороднего телеграфа. Это «момент Морзе»? Как и изобретение Морса, этот так называемый «мозг киборга» был смоделирован на основе человеческого мозга, как объясняет ведущий автор доктор Бретт Каган, главный научный сотрудник биотехнологического стартапа Cortical Labs, в новой статье, опубликованной в журнале «Нейрон. ” Намекая на заменитель человеческого черепа, в котором был размещен этот мозг киборга, Каган назвал проект «DishBrain» и описал его как «систему, которая использует врожденные адаптивные вычисления нейронов в структурированной среде».

«От червей до мух и людей нейроны являются стартовым блоком для обобщенного интеллекта. Итак, вопрос заключался в том, можем ли мы взаимодействовать с нейронами таким образом, чтобы использовать этот врожденный интеллект?»

Доктор Каган забыл включить в этот список «мышей», что, возможно, было преднамеренным, поскольку в этом эксперименте также использовались нейроны мышей. Согласно пресс-релизу, исследователи создали in vitro биологические нейронные сети (BNN), сделанные из эмбриональных грызунов и индуцированных человеком плюрипотентных стволовых клеток, для создания DishBrain. Этот «мозг киборга» содержит меньше нейронов, чем мозг пчелы, но исследовательская группа Кагана из Университета Монаша, Университета RMIT, Университетского колледжа Лондона и Канадского института перспективных исследований сочла, что этого достаточно, чтобы научиться играть в видеоигры. (Без обид, Аллан Алкорн!)

«Мы выбрали Pong из-за ее простоты и привычности, но кроме того, это была одна из первых игр, используемых в машинном обучении, поэтому мы хотели это признать».

Согласно истории происхождения Понга, Аллан Алкорн обучался электротехнике и компьютерным наукам, но не компьютерным играм — в то время это было немногим. Нолан Бушнелл хотел начать с игры, имитирующей вождение гоночного автомобиля, но чувствовал, что она может оказаться слишком сложной для первого проекта Алкорна. В то время существовало несколько примитивных версий компьютерного тенниса, и Алкорн изучил их и счел слишком простыми и скучными. Используя свой мозг и знания о транзисторах, он дал своей версии сегментированную ракетку, чтобы изменить угол возврата мяча, заставил мяч ускоряться, чем дольше он оставался в игре, и добавил звуковые эффекты (простые «хлопки» и щелчки).

Электроника была встроена в коробку автомата для игры в пинбол и установлена ​​в местном баре. Посетители быстро выучили понг, копилка вскоре была переполнена монетами, а остальное уже история видеоигр. Как предполагает Каган, это также история машинного обучения — исследователи из DeepMind, дочерней компании Alphabet и Google, занимающейся искусственным интеллектом, разработали систему, которая использует глубокое обучение с подкреплением для игры в понг. Это объясняло, как машина научилась играть в игру. Но как человеческий мозг изучает понг? И как ученые в 2022 году смогут наблюдать за процессом, который происходил в 1970-х годах в барах и игровых автоматах по всему миру?

«Итак, вопрос заключался в том, можем ли мы взаимодействовать с нейронами таким образом, чтобы использовать этот врожденный интеллект?»

Эти мышиные и человеческие нейроны мозга, подключенные к чашке Петри, известной как DishBrain, были подключены к компьютеру, играющему в понг, таким образом, что нейроны получали обратную связь каждый раз, когда ракетка ударяла по мячу. Зонды в DishBrain записали его ответ в виде «пиков» на сетке. Исследователи обнаружили, что чем больше нейрон двигал своей ракеткой и ударял по мячу, тем сильнее он становился. Когда нейроны пропускали мяч, они не ругались — у DishBrain нет DishMouth — но вместо этого они получали обратную связь от программы «тренер», созданной Cortical Labs. DishBrain фактически отреагировал на инструктаж и адаптировал свои ответы в режиме реального времени, чтобы достичь своей цели — выиграть игру. Теперь самое страшное:

«(DishBrain показал признаки) очевидного обучения в течение пяти минут игрового процесса в реальном времени, которого не наблюдалось в контрольных условиях».

DishBrain потребовалось всего пять минут, чтобы выучить Pong, и прогресс был продемонстрирован всего через 20 минут игры, что, по словам исследователей, показывает, что клетки реорганизовывались, развивались сети и обучались.

Что возможно могло пойти не так?

Ну… помните историю рождения Понга? Исследователи поспешили указать, что DishBrain не обладает разумом, но уже поднимает этические вопросы. Некоторые из них могут быть связаны с их планами загрузить DishBrain перед игрой в понг… прямо как в барах в 1970-х!

«Мы пытаемся создать кривую доза-реакция с этанолом — в основном напоить их и посмотреть, будут ли они хуже играть в игру, как когда люди пьют».

Хорошо, ученые также планируют использовать «DishBrain», чтобы проверить, как работает мозг, когда он поражен изнурительными состояниями, такими как эпилепсия и деменция… но также пивом и вином. Это способ борьбы с употреблением алкоголя людьми? Или способ научиться использовать алкоголь, чтобы контролировать их? Возможно, эта цитата доктора Адила Рази, соавтора и директора Лаборатории вычислительной и системной неврологии Университета Монаша, дает намек на ответ.

«Эта новая способность научить клеточные культуры выполнять задачу, в которой они проявляют чувствительность — управлять ракеткой, чтобы возвращать мяч через ощущения, — открывает новые возможности для открытий, которые будут иметь далеко идущие последствия для технологий, здравоохранения и общества. Мы знаем, что наш мозг имеет эволюционное преимущество в том, что он настроен на выживание в течение сотен миллионов лет. Теперь, похоже, мы поняли, где мы можем использовать этот невероятно мощный и дешевый биологический интеллект».

«Мы можем использовать этот невероятно мощный и дешевый биологический интеллект».

Что возможно могло пойти не так?

Что сделал Понг?