Singapore a intrat într-o zonă până acum rezervată mai degrabă science-fiction-ului. În această țară a fost pus în funcțiune un prototip de centru de date biologic care utilizează aproximativ 16 milioane de neuroni umani vii, cultivați în laborator, pentru realizarea unor operațiuni de calcul. Sistemul combină celulele nervoase cu cipuri de siliciu și software specializat și este prezentat de partenerii proiectului drept primul rack de calcul biologic operat independent într-un centru de date.
Proiectul este rezultatul colaborării dintre National University of Singapore (NUS) Medicine, operatorul de centre de date DayOne și compania australiană Cortical Labs, specializată în computație biologică. Inițiativa urmărește să testeze dacă țesutul neuronal viu poate deveni o alternativă mai eficientă energetic la anumite tipuri de calcul realizate în prezent cu procesoare convenționale.
16 milioane de neuroni într-un singur sistem
Centrul de date experimental este construit în jurul a 20 de unități CL1, computere biologice dezvoltate de Cortical Labs. Neuronii sunt obținuți din celule stem și cultivați în laborator, apoi integrați cu o interfață electronică ce permite transmiterea și recepționarea semnalelor electrice.
Potrivit informațiilor prezentate de partenerii proiectului, ansamblul ajunge la aproximativ 16 milioane de neuroni. Fiecare sistem CL1 funcționează ca o interfață între țesutul biologic și componentele electronice, iar activitatea neuronilor poate fi stimulată și monitorizată în timp real.
Aici apare una dintre cele mai importante diferențe față de un centru de date tradițional. Neuronii nu sunt utilizați doar pentru a imita matematic modul în care funcționează creierul. Sunt celule vii care primesc stimuli, răspund la aceștia și își pot modifica activitatea prin procese de învățare și adaptare.
De ce sunt interesați cercetătorii de neuroni?
Motivația principală este consumul de energie. Extinderea rapidă a inteligenței artificiale a transformat centrele de date în mari consumatori de electricitate, în special din cauza procesoarelor utilizate pentru antrenarea și rularea modelelor AI.
În cazul rackului experimental din Singapore, Cortical Labs indică un consum de aproximativ 25 de wați pentru o unitate CL1, în timp ce un rack complet ar ajunge la circa 800-1.000 de wați. Aceste valori trebuie însă interpretate cu prudență: comparația cu centrele de date AI moderne nu este una directă, deoarece sistemele biologice aflate acum în testare nu oferă aceeași capacitate de calcul și nu execută aceleași sarcini la aceeași scară ca infrastructura bazată pe GPU-uri.
Avantajul urmărit este, prin urmare, mai degrabă conceptual și experimental: dacă rețelele neuronale biologice pot realiza anumite operațiuni cu un consum energetic foarte redus, acestea ar putea deveni utile în viitor pentru aplicații specializate.
Un model diferit de inteligență artificială
Cortical Labs numește abordarea sa Synthetic Biological Intelligence, o formă de calcul care folosește neuroni vii în loc să reproducă exclusiv comportamentul acestora prin algoritmi.
Compania a devenit cunoscută în urma experimentelor „DishBrain”, în care culturi de neuroni au fost conectate la un mediu virtual și au demonstrat capacitatea de a învăța o sarcină simplă, inclusiv jocul Pong. Ulterior, compania a dezvoltat CL1, un sistem comercializat ca un computer biologic destinat cercetării și experimentelor cu rețele neuronale vii.
În cazul proiectului din Singapore, obiectivul este să se treacă de la experimente izolate la o infrastructură care seamănă mai mult cu un centru de date. Cele 20 de sisteme biologice sunt montate într-un rack și conectate la infrastructura electronică necesară pentru alimentare, control și colectarea datelor.
Neuronii nu înlocuiesc încă procesoarele clasice
Deși formularea „centru de date alimentat de neuroni umani” este spectaculoasă, realitatea tehnică este mai nuanțată. Sistemul nu reprezintă o alternativă completă la serverele tradiționale și nici nu demonstrează că neuronii umani pot înlocui procesoarele Nvidia sau alte acceleratoare AI în sarcini complexe.
Este vorba despre computing hibrid, în care componentele biologice și cele electronice lucrează împreună. Neuronii sunt crescuți și menținuți în condiții controlate, iar semnalele lor sunt transmise printr-o interfață electronică către sistemul informatic.
În plus, celulele vii au nevoie de condiții speciale pentru a supraviețui. Acest lucru introduce o serie de probleme inexistente în cazul unui cip convențional: temperatură, nutrienți, schimb de gaze, contaminare și menținerea viabilității celulare. Presa de specialitate a relatat că durata de funcționare a culturilor neuronale reprezintă una dintre limitările importante ale acestei tehnologii.
Singapore vrea să extindă experimentul
Proiectul are și o perspectivă de scalare. Partenerii explorează posibilitatea dezvoltării unei infrastructuri mai mari, însă extinderea depinde de rezultatele testelor privind eficiența energetică, siguranța și funcționarea pe termen lung, precum și de cadrul de reglementare.
Universitatea Națională din Singapore consideră că tehnologia poate avea o dublă utilitate. Pe de o parte, ar putea contribui la dezvoltarea unor sisteme de calcul mai eficiente. Pe de altă parte, oferă cercetătorilor posibilitatea de a studia direct modul în care neuronii umani învață, se adaptează și răspund la stimuli.
Pentru moment, adevărata miză a experimentului nu este apariția unui „creier artificial” capabil să înlocuiască centrele de date actuale. Miza este să se afle dacă biologia poate fi transformată într-o infrastructură de calcul practică și scalabilă.
Dacă rezultatele vor confirma avantajele energetice și capacitatea de adaptare a neuronilor, computația biologică ar putea deveni una dintre direcțiile alternative de dezvoltare a inteligenței artificiale. Dacă nu, experimentul din Singapore va rămâne totuși un pas important în cercetarea interfeței dintre biologie, electronică și inteligență artificială.
Deocamdată, însă, cei 16 milioane de neuroni vii reprezintă mai degrabă începutul unei tehnologii experimentale decât revoluția care ar putea înlocui centrele de date bazate pe siliciu.
