Wetware: Menschliche Mini-Gehirne als Computerprozessoren

VEVEY / LONDON (IT BOLTWISE) – In einem Labor in der Schweiz werden menschliche Mini-Gehirne als rudimentäre Computerprozessoren eingesetzt. Diese neue Forschung im Bereich der Biocomputing-Technologie könnte die Energieeffizienz von KI-Systemen revolutionieren und die Abhängigkeit von herkömmlichen Siliziumchips verringern.

In einem Labor in der malerischen Schweizer Stadt Vevey werden menschliche Mini-Gehirne mit nährstoffreicher Flüssigkeit versorgt, um sie am Leben zu erhalten. Diese Mini-Gehirne dienen als rudimentäre Computerprozessoren, die im Gegensatz zu herkömmlichen Laptops nicht neu gestartet werden können, wenn sie einmal sterben. Diese neue Forschungsrichtung, bekannt als Biocomputing oder ‘Wetware’, zielt darauf ab, die evolutionär entwickelte, aber noch immer geheimnisvolle Rechenleistung des menschlichen Gehirns zu nutzen.

Fred Jordan, Mitbegründer des Schweizer Startups FinalSpark, ist überzeugt, dass Prozessoren, die Gehirnzellen verwenden, eines Tages die Chips ersetzen werden, die den aktuellen KI-Boom antreiben. Die Supercomputer hinter KI-Tools wie ChatGPT verwenden derzeit Silizium-Halbleiter, um die Neuronen und Netzwerke des menschlichen Gehirns zu simulieren. Jordan schlägt vor, das Original zu nutzen, anstatt es zu imitieren. Biocomputing könnte helfen, den enormen Energiebedarf der KI zu decken, der bereits die Klimaziele bedroht und einige Technologiegiganten dazu veranlasst hat, auf Kernenergie zurückzugreifen.

Biologische Neuronen sind eine Million Mal energieeffizienter als künstliche Neuronen, erklärt Jordan. Sie können auch im Labor endlos reproduziert werden, im Gegensatz zu den stark nachgefragten KI-Chips von Unternehmen wie NVIDIA. Derzeit ist die Rechenleistung von Wetware jedoch noch weit davon entfernt, mit der Hardware zu konkurrieren, die die Welt antreibt. Eine weitere Frage bleibt: Könnten diese winzigen Gehirne ein Bewusstsein entwickeln?

Um ihre ‘Bioprozessoren’ herzustellen, kauft FinalSpark Stammzellen, die ursprünglich menschliche Hautzellen von anonymen Spendern waren und sich in jede Zelle des Körpers verwandeln können. Die Wissenschaftler von FinalSpark verwandeln sie in Neuronen, die zu millimetergroßen Klumpen namens Gehirn-Organoide gesammelt werden. Diese sind etwa so groß wie das Gehirn einer Fruchtfliegenlarve. Elektroden werden an den Organoiden angebracht, um die interne Kommunikation zu überwachen. Die Wissenschaftler können die Organoide auch mit einem kleinen elektrischen Strom stimulieren. Ob sie mit einem Aktivitätsschub reagieren oder nicht, entspricht ungefähr den Einsen oder Nullen in der traditionellen Datenverarbeitung.

Derzeit führen zehn Universitäten weltweit Experimente mit den Organoiden von FinalSpark durch. Benjamin Ward-Cherrier, ein Forscher an der Universität Bristol, nutzte eines der Organoide als Gehirn eines einfachen Roboters, der verschiedene Braille-Buchstaben unterscheiden konnte. Es gibt viele Herausforderungen, einschließlich der Kodierung der Daten in einer Weise, die das Organoid verstehen könnte, und der Interpretation dessen, was die Gehirnzellen ‘ausspucken’. Die Arbeit mit Robotern sei im Vergleich sehr einfach, sagt Ward-Cherrier mit einem Lachen. Es gibt auch die Tatsache, dass es sich um lebende Zellen handelt, die sterben können. Tatsächlich starb das Organoid während eines Experiments, und sein Team musste von vorne beginnen. FinalSpark gibt an, dass die Organoide bis zu sechs Monate leben.

An der Johns Hopkins University in den USA verwendet die Forscherin Lena Smirnova ähnliche Organoide, um Gehirnerkrankungen wie Autismus und Alzheimer zu untersuchen, in der Hoffnung, neue Behandlungsmethoden zu finden. Biocomputing ist derzeit eher eine Zukunftsvision als eine sofort umsetzbare Technologie, aber das könnte sich in den nächsten 20 Jahren dramatisch ändern, sagt sie. Alle Wissenschaftler, mit denen AFP gesprochen hat, lehnen die Idee ab, dass diese winzigen Zellkugeln in Petrischalen ein Bewusstsein entwickeln könnten. Jordan räumt ein, dass dies an der Grenze zur Philosophie liegt, weshalb FinalSpark mit Ethikern zusammenarbeitet.

Er weist auch darauf hin, dass die Organoide, die keine Schmerzrezeptoren haben, etwa 10.000 Neuronen enthalten, verglichen mit den 100 Milliarden eines menschlichen Gehirns. Vieles über unsere Gehirne, einschließlich der Frage, wie sie Bewusstsein erzeugen, bleibt ein Rätsel. Deshalb hofft Ward-Cherrier, dass Biocomputing letztendlich mehr darüber enthüllen wird, wie unsere Gehirne funktionieren. Zurück im Labor öffnet Jordan die Tür eines Geräts, das wie ein großer Kühlschrank aussieht und 16 Gehirn-Organoide in einem Gewirr von Schläuchen enthält. Plötzlich beginnen die Linien auf dem Bildschirm neben dem Inkubator zu steigen, was auf eine signifikante neuronale Aktivität hinweist.

Die Gehirnzellen haben keine bekannte Möglichkeit, zu erkennen, dass ihre Tür geöffnet wurde, und die Wissenschaftler haben Jahre damit verbracht, herauszufinden, warum dies geschieht. ‘Wir verstehen immer noch nicht, wie sie das Öffnen der Tür wahrnehmen’, gibt Jordan zu.

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