近來熱門的ChatGPT讓人們意識到,AI也可以表現與人類相似的智能,甚至超越人類。圖/123RF
文/本報綜合報導
近來熱門的ChatGPT讓人們意識到,機器也可以表現出與人類相似的智能行為,而在某些領域,人工智能(AI)甚至已經超越人類。但不可否認,在許多領域,AI還遠不及人類全面的智能,例如在情感認知方面,人類大腦仍然具有難以超越的功能,這與人腦在進化時形成的大量神經元(neurons)有關。
目前AI技術方興未艾,卻已經有研究人員進一步探索更具潛力的「類器官智能」(organoid intelligence,OI)技術。其中有一項以人腦細胞驅動的「生物電腦」(biocomputering),聽起來更像是科幻電影情節,但這或許並非遙不可及,它有可能重塑AI的未來,開創全新的研究領域。
OI聽起來像是科幻電影情節,但並非遙不可及,它有可能開創全新的研究領域。圖/123RF
人腦電腦哪個強
根據刊登於《Frontiers in Science》期刊的研究,美國約翰霍普金斯大學研究人員以在實驗室中培養的類腦器官為基礎,發表進行類器官智能技術研究的前景和進展。然而,早在2012年,約翰霍普金斯大學布隆伯格公共衛生學院教授湯瑪斯‧哈通(Thomas Hartung)博士領導的團隊,就成功透過改變人類皮膚樣本,培養出「類大腦器官體」(brain organoids)。
哈通團隊指出,電腦科學和人工智能仍不斷推動技術革命,但已經到達了一個瓶頸。現代電腦科學模式的起源之一,是英國數學家阿倫圖靈(Alan Turing)在1950年提出的「圖靈測試」(Turing test),即使科學家可以參照人類思惟過程,開發出人工智能,卻始終無法完全複製人類大腦的所有能力。
哈通團隊指出,電腦科學和人工智能仍不斷推動技術革命,但已經到達了一個瓶頸。圖/123RF
類腦功能神經元
由於研究剛起步,研究人員寄望於生物電腦和類器官智能技術。哈通把「類器官智能」定義為「在實驗室培養的類人腦模型內再現學習、感覺處理等認知功能。」認為它的功能遠超過現在的人工智能模式,並且改變電腦工程學的未來。因此,「生物電腦」嘗試透過壓縮計算能力提高效率,以突破目前的技術限制。
「類大腦器官」實際上並不只是微型版的人腦,那些僅針尖大小的細胞培養物,還必須包含能發揮類腦功能的神經元。研究人員試著與類器官建立溝通方式,以便發送和接收訊息。哈通的團隊宣稱,已發展出包括生物工程和機器學習工具在內的發展藍圖,希望有一天可以建立能夠溝通「類器官智能」和人工智能的方式,以增強並進一步探索兩者的能力極限。
當AI到達極限時,類器官人工智能將成新趨勢。圖/123RF
將面臨倫理挑戰
據哈通與研究人員的構想,以類腦器官為「硬體」,有望開發出「生物電腦」。他表示,對於發展類器官智能技術而言,目前所能培養出來的類腦器官太小了,每個大小只及人腦的300萬分之一,記憶儲存量也僅8億字節。另外,類器官智能需要至少1000萬個細胞,而目前每個類腦器官,大約只有5萬個細胞。
此外,研究人員還得思考如何向類腦器官輸入資訊,以及如何從類腦器官讀取資訊?目前,他們開發一種腦機界面裝置,好像一頂戴在類腦器官上的「腦電圖帽」。這是可以彎曲的外殼,上面布滿微小電極,既可以接收類腦器官發出的訊號,也可以向它輸送訊息。研究人員還計畫將生物工程學、機器學習能力,以及其他創新技術應用到類器官智能技術研究中。
「類器官」是一種在實驗室內培育的、與某種器官功能類似的組織,通常源於幹細胞。多年來,科學家以此作為腎臟、肺和其他器官的替代品進行實驗,從而避免對人體或動物造成傷害。但由於這項研究仍處於起步階段,哈通預計需要數十年才可進入動物試驗階段,此外,還需應對未來可能面臨的倫理挑戰。
「類器官」是一種在實驗室內培育的、與某種器官功能類似的組織,通常源於幹細胞。圖/123RF
類器官醫療應用
所謂「類器官」(Organoids)指的是類似於器官的人造結構組織,用於實驗室中做實驗。其中「類大腦」雖然不是真的就像人類大腦的縮小版本,但實際上是類似含有能夠發揮大腦功能的神經元,並可以形成大量連接的一種人造物質,所以也被科學家稱為「實驗器皿中的智能」。不過,從現階段AI與類器官的距離來看,可能仍需數十年時間,才能讓類器官智能去驅動認知系統。
生物工程與醫療
研究人員預見未來的生物電腦,可能支援更快的計算速度和更好的資料存儲能力。他們也正在開發與類器官溝通的技術,也就是研究如何傳遞資訊給類器官,以及讀取類器官訊號的想法,這項技術將仰賴生物工程和機器學習等各領域的研發。
現階段研究的類器官約含5萬個細胞,目前仍需增加腦類器官的規模,為了發展類器官智能,細胞數量也需增加至1000萬,並運用AI來對類器官進行訓練。由於此研究旨在讓生物電腦具備如同人腦的學習能力,卻也衍伸出倫理上的疑慮,像是機器人是否會發展出自我意識等問題。
從醫學立場而言,哈通認為,若是能將類器官和人工智能硬體結合,這些「生物電腦 」就可以利用腦器官網絡,徹底改變對阿滋海默症等疾病的藥物測試,提升科學家對人腦的觀察能力。透過類器官人工智能,也可以對相關神經系統疾病的認知進行研究,同時,比較來自健康的人和患有阿茲海默症患者器官中的記憶模式,以修復其相對的缺陷。
因此,如果類器官智能技術進展能夠實現,這項技術或許可以為人類生活帶來正面的影響。首先,這些相關研究有助於提供更多對大腦更深入的了解,為人類大腦研究的運作方式打開另一扇門,甚至可以進行一些先前由於道德倫理約束而無法對人腦進行的實驗。
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