Naukowcy stworzyli pierwsze sztuczne neurony, które działają jak biologiczne

Od kilkudziesięciu lat ludzie tworzą komputery oparte na procesorach krzemowych, rozwijając przy tym bardziej obiecujące alternatywy, takie jak komputery kwantowe czy optyczne. Istnieją także dość proste biokomputery oparte na organoidach, czyli sztucznie wyhodowanych w laboratorium organach posiadających biologiczne DNA.

Ludzie wynaleźli także sieci neuronowe, czyli systemy inspirowane ludzkim mózgiem, ale nadal uruchamiane na "krzemie". Nowym, lecz przewidywanym choćby przez science-fiction, kierunkiem są komputery oparte na neuronach. Na początku tych sztucznych, ale być może w przyszłości także na hodowanych biologicznie.

Ta nowa architektura znajduje się dziś w najlepszym razie w powijakach. Jest ona również obiektem dyskusji w domenie bioetyki. Nie zmienia to jednak faktu, że systemy komputerowe oparte na neuronach wzbudzają poważne zainteresowanie naukowców i twórców komputerów, jako że wykazują ogromny potencjał w zakresie wydajności. Nieraz można usłyszeć, że mózg to najpotężniejszy komputer we wszechświecie. I póki co może tak być - do czasu aż nie uda się go inżynieryjnie skopiować i zeskalować.

Inżynierowie z USA zbudowali sztuczne neurony, których funkcje naśladują ich biologiczne odpowiedniki. Dzięki temu te sztuczne komórki nerwowe mogą wchodzić w interakcje z innymi żywymi komórkami oraz tworzyć systemy komputerowe inspirowane mózgiem człowieka.

"Prezentujemy sztuczne neurony, które nie tylko wiernie emulują biologiczne neurony pod względem funkcji, ale także dorównują ich parametrom w kluczowych aspektach, takich jak amplituda sygnału, energia impulsów, cechy czasowe i reakcja na częstotliwość" - piszą autorzy projektu z University of Massachusetts (UMass) i Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Sztuczne neurony są podatne na manipulacje przez zewnątrzkomórkowe związki chemiczne na wzór neuromodulacji zachodzących w neuronach biologicznych. Mogą one także łączyć się z biologicznymi komórkami, aby przetwarzać ich sygnały w czasie rzeczywistym i interpretować ich stan. Zdaniem naukowców te osiągnięcia mogą nas przybliżyć do budowy komputerów i innych urządzeń elektronicznych naśladujących organizmy biologiczne.

Dotychczasowe próby wykorzystania sztucznych neuronów do budowy komputerów zderzały się ze ścianą w momencie, gdy okazywało się, że ich parametry funkcjonalne (tj. amplituda sygnału czy poziomy energii) zupełnie nie odpowiadały ich biologicznym oryginałom. Wynalazek naukowców z Massachusetts może stanowić punkt zwrotny.

"Wydajne przetwarzanie sygnałów w biosystemach to w większości zasługa potężnej jednostki składowej, jaką jest neuron, który koduje i dekoduje informacje czasoprzestrzenne za pomocą potencjałów czynnościowych o bardzo niskiej amplitudzie i energii" - wyjaśniają inżynierowie. "Skonstruowanie urządzeń, które potrafią naśladować funkcje neuronalne jest więc postrzegane jako obiecujący krok dla rozwoju neuromorficznej elektroniki i rozszerzenia przepływu sygnałów w interfejsach bioelektronicznych".

Sztuczne neurony mogą posłużyć nie tylko do stworzenia potężnych komputerów naśladujących mózg (używających procesorów neuromorficznych, czyli dokładnie odwzorowujących biologiczne sieci neuronowe), ale również do ulepszania interfejsów biologiczno-maszynowych, takich jak np. interfejs mózg-komputer.

Układy neuromorficzne już istnieją i od zeszłej dekady rozwija je choćby Intel. Nadal jednak stoi przed nimi wiele wyzwań. Ze zrozumiałych przyczyn uważa się, że architektura neuromorficzna będzie idealna do uruchamiania na niej sztucznej inteligencji. Niewykluczone, że właśnie ona stanie się platformą, która umożliwi powstanie silnej superinteligencji (AGI).

Źródło: Fu, S., Gao, H., Wang, S. et al. Constructing artificial neurons with functional parameters comprehensively matching biological values. Nature Communications 16, 8599 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-63640-7