Создан первый биопроцессор на основе органоидов человеческого мозга

Швейцарский биокомпьютерный стартап запустил онлайн-платформу, обеспечивающую удаленный доступ к 16 органоидам человеческого мозга. Нейроплатформа FinalSpark считается первой в мире онлайн-платформой, обеспечивающей доступ к биологическим нейронам in vitro. Более того, утверждается, что подобные биопроцессоры «потребляют в миллион раз меньше энергии, чем традиционные цифровые процессоры».

FinalSpark заявляет, что ее нейроплатформа способна обучаться и обрабатывать информацию, а благодаря низкому энергопотреблению может снизить воздействие вычислений на окружающую среду. В недавнем исследовательском документе о своих разработках компания утверждает, что для обучения одного LLM, такого как GPT-3, требуется примерно 10 ГВтч – примерно в 6000 раз больше энергопотребления, чем средний житель Европы использует за целый год. Такие затраты энергии могут быть значительно сокращены после успешного внедрения биопроцессоров.

В настоящее время работа Нейроплатформы основана на архитектуре, которую можно классифицировать как «мокрое программное обеспечение»: сочетание аппаратного обеспечения, программного обеспечения и биологии. Основное нововведение Нейроплатформы заключается в использовании четырех многоэлектродных матриц (МЭА), в которых размещены живые ткани — органоиды, представляющие собой трехмерные клеточные массы ткани головного мозга.

Каждый МЭА содержит четыре органоида, соединенных восемью электродами, используемыми как для стимуляции, так и для записи. Данные передаются туда и обратно через цифро-аналоговые преобразователи (контроллер Intan RHS 32) с частотой дискретизации 30 кГц и разрешением 16 бит. Эти ключевые особенности архитектурного дизайна поддерживаются микрофлюидной системой жизнеобеспечения МПС и камерами наблюдения. И последнее, но не менее важное: программный стек позволяет исследователям вводить переменные данных, а затем считывать и интерпретировать выходные данные процессора.

FinalSpark предоставил доступ к своей платформе удаленных вычислений девяти учреждениям, чтобы помочь стимулировать исследования и разработки в области биообработки. Благодаря сотрудничеству таких институтов компания надеется создать первый в мире живой процессор. Также в доступе к Нейроплатформе заинтересованы уже три десятка университетов.

Для доступа к Нейроплатформе образовательным учреждениям предлагается подписаться за 500 долларов США за каждого пользователя.

Органоиды биологического процессора «живут» около 100 дней

Кремниевые чипы могут служить годами, а иногда и десятилетиями. Однако нейрональные структуры, образующие биопроцессоры, имеют долгий срок службы, но «пригодны только для экспериментов, которые длятся несколько месяцев», — говорит FinalSpark. Первоначально MEA компании длились всего несколько часов, но усовершенствования системы означают, что в настоящее время ожидается, что продолжительность жизни органоида составит около 100 дней.