Phòng thí nghiệm nuôi ‘não mini’ để vận hành máy tính
Trong một bước tiến quan trọng trong nghiên cứu khoa học, tại Thụy Sĩ, nhóm nhà khoa học từ Spaceworks đã triển khai dự án nuôi dưỡng những bộ não mini từ tế bào gốc của con người. Họ hy vọng rằng trong tương lai, những bộ não này sẽ hoạt động như “trái tim” của máy tính sinh học, giúp tiết kiệm năng lượng và cải tiến khả năng học hỏi của máy móc.
Hành trình từ tế bào da đến bộ não mini
Trong phòng thí nghiệm FinalSpark, hành trình bắt đầu bằng việc thu thập tế bào da con người hợp pháp từ các phòng khám ở Nhật Bản. Các nhà khoa học chuyên chuyển đổi tế bào da thành tế bào gốc, sau đó nuôi cấy trong môi trường đặc biệt để hình thành những khối cấu trúc nhờ mẫu tráng gơi gọi là organoid.
Tiến sĩ Flora Brozzi, nhà sinh vật học tế bào của nhóm nghiên cứu, cho biết mỗi organoid có kích thước chỉ bằng hạt gạo nhưng bên trong chứa hàng nghìn tế bào thần kinh cùng các tế bào hỗ trợ khác. Dù còn kém xa não người về độ phức tạp, chúng có cấu trúc cơ bản và khả năng tương tác giống nhau.
Khi đạt được trạng thái trưởng thành, organoid được gắn vào các điện cực siêu nhạy nối với máy tính. Mỗi khi người thí nghiệm ấn một phím, tín hiệu điện lập tức truyền qua hệ thống và hiển thị trên màn hình như một bản đồ hoạt động thần kinh thu nhỏ.
Theo Brozzi, điều này tạo ra bằng chứng cho thấy các tế bào thần kinh trong organoid có thể cảm nhận, phản ứng và xử lý thông tin.
Thách thức lớn nhất là giữ cho não nhân tạo “sống”
Để duy trì hoạt động của một bộ não mini không hề đơn giản. Những organoid này rất nhạy cảm, cần được cung cấp dinh dưỡng và môi trường ổn định gần như liên tục. Sau bốn năm thí nghiệm, nhóm của FinalSpark đã giúp các organoid sống được tới bốn tháng. Đây là một bước tiến đáng kể trong lĩnh vực máy tính sinh học.
Họ còn ghi nhận hiện tượng rất đặc biệt trước khi organoid ngừng hoạt động, các tín hiệu điện thường xuất hiện dồn dập như nhịp tim tăng nhanh. Dù chưa thể giải thích hoàn toàn, điều này cho thấy các cụm neuron đã đạt tới trạng thái tương tác phức tạp hơn nhiều so với trước đó.
Cuộc đua tạo ra máy tính biết học
FinalSpark không phải là đơn vị duy nhất theo đuổi ý tưởng kết hợp sinh học và công nghệ. Tại Australia, công ty Cortical Labs đã phát triển để huấn luyện được một nhóm tế bào thần kinh nhân tạo chơi trò điện tử Pong trên máy tính.
Ở Mỹ, các nhà nghiên cứu tại Đại học Johns Hopkins cũng đang phát triển “não mini” để tìm hiểu cách con người xử lý thông tin, qua đó mở đường cho việc điều trị các bệnh thần kinh như Alzheimer hay tự kỷ.
Tiến sĩ Lena Smirnova, người phụ trách nghiên cứu tại Đại học Johns Hopkins, cho rằng máy tính sinh học không nhằm thay thế hoàn toàn các con chip hiện có mà sẽ hỗ trợ con người trong việc mô phỏng bệnh lý, nghiên cứu thuốc và giảm thiểu việc sử dụng động vật trong thí nghiệm.
Các chuyên gia đánh giá rằng công nghệ “nuôi não để tính toán” vẫn ở giai đoạn rất sơ khai. Tuy nhiên, tiềm năng mà nó mang lại là vô cùng lớn. Một ngày nào đó, những “bộ não trong ống nghiệm” có thể trở thành nền tảng cho các hệ thống máy tính biết học hỏi, ghi nhớ và thích nghi, điều mà trước đây chỉ có con người mới có thể làm được.
Câu hỏi thường gặp (FAQs)
1. Phòng thí nghiệm nuôi ‘não mini’ để vận hành máy tính có an toàn không?
Các nghiên cứu hiện tại được tiến hành trong môi trường kiểm soát nghiêm ngặt và tất cả các quy trình đều tuân thủ các nguyên tắc đạo đức.
2. ‘Não mini’ có khả năng học hỏi như thế nào?
Những organoid có thể tương tác với các điện cực điện, phản ứng với các tín hiệu và ghi nhớ thông tin, giống như cách các tế bào thần kinh trong não thật hoạt động.
3. Công nghệ này có thể thay thế máy tính truyền thống không?
Công nghệ này không nhằm thay thế hoàn toàn máy tính truyền thống mà là một giải pháp bổ sung, giúp tạo ra hệ thống máy tính thông minh hơn và hiệu quả hơn trong tương lai.