Buzz
Bạn đã từng nghĩ về việc một chiếc máy tính sẽ mạnh mẽ và thông minh như thế nào nếu chúng ta có thể tạo ra nó bằng bộ não con người chưa? Bạn có bao giờ tự hỏi liệu chúng ta có thể kết hợp bộ não con người với máy tính, và liệu chúng ta có thể tạo ra một dạng sống và trí thông minh hoàn toàn mới không?
Những câu hỏi này có vẻ xa vời, thậm chí là vô lý, nhưng trong cộng đồng khoa học, chúng đã trở thành mục tiêu của một số nhà nghiên cứu. Trong những năm gần đây, một loại vật liệu sinh học được gọi là organoid não bộ đã thu hút sự chú ý rộng rãi của các nhà khoa học. Vật liệu này được phát triển từ tế bào gốc của con người trong ống nghiệm và có thể bắt chước các cấu trúc và chức năng nhất định của não người, chẳng hạn như tế bào thần kinh, khớp thần kinh và mạch thần kinh.
Các nhà khoa học hy vọng rằng bằng cách nghiên cứu các cơ quan như não người, họ có thể tiết lộ những bí ẩn của não và điều trị các bệnh về thần kinh như bệnh Alzheimer, bệnh tự kỷ và động kinh. Không chỉ vậy, một số nhà khoa học còn cố gắng hơn nữa để kết hợp các cơ quan não người với các thiết bị điện tử để tạo ra một loại máy tính sinh học mới. Máy tính này sử dụng mạng lưới thần kinh sinh học của các cơ quan não người để thực hiện các phép tính như nhận dạng giọng nói, xử lý hình ảnh và suy luận logic.
Những máy tính như vậy có tiềm năng tiết kiệm năng lượng, linh hoạt và mạnh mẽ hơn các máy tính dựa trên silicon truyền thống và cũng có thể cung cấp những ý tưởng và nền tảng mới để phát triển trí tuệ nhân tạo và khoa học thần kinh. Vậy chính xác thì các cơ quan não người được tạo ra như thế nào? Chúng giống với bộ não con người thật đến mức nào?
Việc tạo ra các cơ quan não người dựa trên công nghệ tế bào gốc. Tế bào gốc là tế bào có khả năng tự làm mới và biệt hóa thành nhiều loại tế bào, chúng có thể được lấy từ phôi, nhau thai, máu cuống rốn hoặc mô trưởng thành. Thông qua một loạt các kích thích hóa học và vật lý, các nhà khoa học có thể khiến tế bào gốc biệt hóa thành tế bào tiền thân thần kinh, là cơ sở cho sự phát triển của não bộ, có thể biệt hóa sâu hơn thành các loại tế bào thần kinh khác nhau như tế bào thần kinh, tế bào hình sao và tế bào Oligodendrocytes, v.v.
Trong quá trình nuôi cấy in vitro, các tế bào tiền thân thần kinh tự động tổng hợp thành một cấu trúc hình cầu gọi là khối thần kinh. Những khối thần kinh này có thể tiếp tục phát triển và biệt hóa trong môi trường nuôi cấy để hình thành các cơ quan não người với hình thái và chức năng phức tạp.
Các cơ quan não người thường có kích thước từ vài mm đến vài cm và chúng có thể mô phỏng các vùng và đặc điểm cụ thể của não người, như vỏ não, hồi hải mã, tiểu não và võng mạc. Các chất hữu cơ trong não cũng có thể tạo ra một số hoạt động liên quan đến não, như sản xuất chất dẫn truyền thần kinh, tạo khớp thần kinh và phát sinh tín hiệu điện.
Mạng nơ-ron là một mô hình tính toán mô phỏng hệ thống thần kinh sinh học, bao gồm nhiều nơ-ron được kết nối với nhau, mỗi nơ-ron có thể nhận và gửi thông tin, xử lý và sản sinh ra dựa trên các quy tắc nhất định. Mạng nơ-ron có khả năng điều chỉnh cường độ và ngưỡng kết nối giữa các nơ-ron thông qua quá trình học, từ đó thực hiện các chức năng như xác định, phân loại và dự đoán dữ liệu đầu vào.
Cơ quan não người chính là một mạng lưới thần kinh tự nhiên, bao gồm hàng triệu đến hàng trăm triệu tế bào thần kinh được kết nối với nhau qua các khớp thần kinh để hình thành các mạch thần kinh phức tạp.
Các nhà khoa học có thể tương tác với cơ quan não người bằng cách gửi hoặc nhận tín hiệu điện tới chúng thông qua các kỹ thuật như mảng vi điện cực, kích thích ánh sáng và kích thích từ tính. Điều này cho phép họ huấn luyện các cơ quan não người để thực hiện các nhiệm vụ tính toán như nhận dạng giọng nói, xử lý hình ảnh và suy luận logic.
Ví dụ, Giáo sư Guo Feng và nhóm nghiên cứu tại Đại học Indiana Bloomington đã phát triển một hệ thống có tên Brainoware, sử dụng mạng lưới thần kinh sinh học của các cơ quan não người để đạt được khả năng nhận dạng giọng nói. Brainoware sử dụng một chất hữu cơ lên một tấm chứa hàng nghìn điện cực để kết nối não với các mạch điện.
Sau đó, họ chuyển đổi đầu vào mong muốn thành dạng xung điện và đưa nó đến cơ quan. Phản ứng của mô não được cảm biến thu thập và được 'giải mã' bằng thuật toán học máy để xác định thông tin liên quan đến nó. Để kiểm tra khả năng của Brainoware, các nhà nghiên cứu đã sử dụng công nghệ này để nhận dạng giọng nói.
Phương pháp này là huấn luyện 240 bản ghi âm của 8 người đang nói chuyện, chuyển đổi âm thanh thành năng lượng điện và truyền nó tới organoid. Brainoware, bộ não nhỏ, phản ứng khác nhau với từng âm thanh, tạo ra các kiểu hoạt động thần kinh khác nhau. AI đã học cách xác định người nói bằng cách diễn giải những phản hồi này. Sau khi huấn luyện, hệ thống nhận dạng âm thanh với độ chính xác 78%.
Mặc dù cần thêm nghiên cứu, nhưng nghiên cứu này xác nhận một số điểm lý thuyết quan trọng, 'Công nghệ này có thể áp dụng để nghiên cứu về não bộ'. Vì chất hữu cơ trong não có khả năng tái tạo cấu trúc và chức năng của bộ não thực sự, việc sử dụng Brainware có thể mô phỏng và nghiên cứu các rối loạn thần kinh như Alzheimer, tự kỷ và động kinh.
Bằng cách quan sát phản ứng của chất hữu cơ, có thể đánh giá tác dụng và tác dụng phụ của các phương pháp điều trị khác nhau. Tuy nhiên, việc tạo ra và tính toán các cơ quan não người đối mặt với nhiều thách thức và hạn chế khoa học, kỹ thuật và đạo đức xã hội.
Đầu tiên, vẫn còn nhiều khó khăn và hạn chế kỹ thuật trong việc sản xuất các cơ quan não người. Ví dụ, kích thước và độ phức tạp của chúng không thể so sánh được với não thật, chúng chỉ có thể mô phỏng một số khu vực và chức năng cụ thể của não chứ không thể tái tạo cấu trúc và mạng lưới não hoàn chỉnh.
Thứ hai, tính toán của các cơ quan não người cũng đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật. Ví dụ, khả năng tính toán của chúng vẫn rất hạn chế, chúng chỉ có thể thực hiện một số nhiệm vụ đơn giản chứ không thể xử lý thông tin và vấn đề phức tạp.
Ngoài ra, quá trình tính toán của các cơ quan não người rất khó theo dõi và kiểm soát, cũng như hoạt động và đầu ra thần kinh của chúng rất khó diễn giải và hiểu được. Cuối cùng, việc tạo ra và tính toán các cơ quan não người cũng đặt ra nhiều vấn đề đạo đức và xã hội.
Mặc dù vẫn còn nhiều vấn đề với công nghệ này, nhưng các cơ quan não người là một sự tồn tại kỳ diệu và bí ẩn cho phép chúng ta tưởng tượng và khám phá nhiều hơn về những bí ẩn và tiềm năng của bộ não con người.
Tham khảo: Zhihu
