Austrálska firma Cortical Labs koncom minulého mesiaca publikovala video, v ktorom demonštruje kapacity svojho biologického počítača (de facto petriho misky). A sú skutočne zaujímavé. Zábery konkrétne zachytávajú, ako toto zariadenie hrá legendárnu strieľačku DOOM. Nejde pritom len o kuriozitu z laboratória, ale o komerčne dostupný produkt, ktorý ako prvý svojho druhu na svete kombinuje živé ľudské neuróny s kremíkovým čipom, píše inc.com.
A hoci sa jeho herný výkon zatiaľ nedoťahuje na úroveň bežného, teda ľudského hráča, vedcov fascinuje rapídne tempo, akým sa zlepšuje.
Od Pongu k DOOMu
Celý príbeh sa začal písať ešte v roku 2022, kedy Cirtcal Labs predstavila systém DishBrain. Išlo o kultúru obsahujúcu 800-tisíc živých mozgových buniek napojených na elektróny, ktorá dokázala zahrať Pong. Táto hra má veľmi jednoduchý princíp, a to odrážanie loptičky medzi dvomi pohybujúcimi sa platformami.
Ako informuje portál New Scientist, tento experiment si vyžiadal 18 mesiacov intenzívnej vedeckej práce a vo svojom čase bol považovaný za prelomový dôkaz adaptívneho učenia biologických neurónov v reálnom čase.
CL1, predstavený v marci 2025, posunul túto technológiu na oveľa vyššiu a dokonca aj komerčnú úroveň. Pracuje s približne 200-tisíc neurónmi, teda len štvrtinou počtu použitého pri pôvodnom Pong experimente. Napriek tomu ale dosahuje oveľa lepšie výsledky. Zariadenie má 59 vstupných kanálov (oproti pôvodným 8), odozvu pod jednu milisekundu a vstavaný systém životnej podpory, ktorý udrží neuróny nažive až šesť mesiacov.
Cena tohto biologického počítača však rozhodne nie je nízka. Stojí až 35-tisíc dolárov, hoci k dispozícii je aj cloudový variant prenájmu prístupu.
DOOM ako technický problém
Kým Pong mal priamu logiku vstup-výstup, DOOM je podľa slov výskumníkov Cortical Labs „chaos.“ Hra je 3D, má nepriateľov, vyžaduje orientáciu v priestore a aktívne rozhodovanie. Preložiť jej vizuálny obsah do jazyka neurónov, čiže do elektrických impulzov, bol zásadný inžiniersky problém.
Riešenie popísal Dr. Alon Loeffler. Video výstup Doomu sa mapuje na vzory elektrickej stimulácie, ktoré sa posielajú priamo do neurónovej kultúry. Neuróny reagujú vlastnými elektrickými signálmi a tieto odozvy sa interpretujú ako pohybové príkazy. Zatiaľ čo jeden konkrétny vzor výbojov znamená výstrel, iný vzor indikuje pohyb vpravo. Portál Tom’s Hardware uvádza, že celý tento prístup bol navrhnutý tak, aby bol dostupný cez API s jednoduchými Python príkazmi.
Naprogramované za týždeň a bez znalostí z biológie
Jedným z najzaujímavejších aspektov dema je to, kto ho vlastne naprogramoval. Nezávislý vývojár Sean Cole, ktorý nemal predchádzajúce skúsenosti s biológiou, napísal prvú fungujúcu verziu DOOMu bežiacu na CL1 za približne jeden týždeň s využitím verejného API Cortical Labs.
Ako vysvetlil Brett Kagan, hlavný vedecký riaditeľ Cortical Labs, pre New Scientist: „Na rozdiel od projektu Pong, ktorý si vyžadoval rozsiahlu vedeckú prácu, toto demo zvládol niekto s minimálnymi skúsenosťami v biológii za niekoľko dní. Práve táto dostupnosť robí technológiu skutočne vzrušujúcou.”
Toto pritom nie je prvý prípad, kedy vedci použili DOOM ako testovací terén. Dávnejšie sa objavili experimenty, pri ktorých vedci naučili hrať Doom aj baktérie E. coli, pričom zachytené boli dokonca aj pokusy, pri ktorých na nepriateľov strieľali potkany. Hra živých ľudských neurónov na komerčnom biologickom počítači prístupnom cez Python API je však niečo kvalitatívne úplne odlišné.
Neprehliadnite
Rýchlejší ako strojové učenie
CL1 v DOOMe síce nie je expert, no zároveň nejde o neschopného amatéra. Neuróny aktívne hľadajú nepriateľov, strieľajú a otáčajú sa v prostredí. Síce zomierajú celkom často, ich výkon sa s každou iteráciou spätnej väzby zlepšuje.
New Scientist dopĺňa, že systém sa adaptuje rýchlejšie než konvenčné metódy strojového učenia na kremíkovom základe, čo je z vedeckého pohľadu možno dôležitejší výsledok než samotné skóre v hre.
Cortical Labs pritom zdôrazňuje, že CL1 vo svojej podstate nie je herná platforma. Primárny zámer je výskumný a zahŕňa modelovanie funkcie mozgu, testovanie farmakologických účinkov na neuróny bez pokusných zvierat a vývoj efektívnejších systémov umelej inteligencie.
Okrem uvedených herných kapacít je CL1 zaujímavý aj z hľadiska energetickej efektivity. Spotrebuje len 850 až 1 000 wattov, teda výrazne menej než porovnateľné kremíkové systémy na trénovanie neurónových sietí.
Dôležitejšie sú dlhodobé vyhliadky
Pokiaľ je možné biologický počítač programovať štandardnými vývojárskymi nástrojmi, otvárajú sa široké spektrum praktických aplikácií, od riadenia robotických končatín cez modelovanie neurologických chorôb až po vývoj liekov priamo na živom ľudskom tkanive.
Portál The Verge potvrdzuje, že táto kategória technológií sa už presunula z laboratórnej fázy do štádia komerčného produktu, pričom DOOM je len najviditeľnejšou, no zďaleka nie najdôležitejšou demonštráciou jej možností a potenciálu.
