世界上第一個活體生物處理器Neuroplatform誕生，使用16個「類腦器官」架構

最近，瑞士初創公司FinalSpark 推出了 Neuroplatform，一種利用濕體運算和類器官智慧進行「生物處理」的尖端方法。研究人員首次可以使用線上遠端平台對生物神經元進行實驗。瑞士生物電腦新創公司 FinalSpark 推出了 Neuroplatform 專案，該項目利用 16 個人類腦類器官開發所謂的世界上第一個活體處理器，也稱為生物處理器。與傳統處理器非常相似，這些生物處理器可以學習和處理資訊，但消耗的電量卻少了一百萬倍。

這項研究屬於「Wetware」（濕體軟體）架構，即硬體、軟體和生物學的混合體。濕體一詞指的是生物體內的軟體，即 DNA 中包含的指令。與濕體計算類似，類器官智慧是一個專注於使用人類腦細胞的 3D 培養物進行生物計算的領域。

FinalSpark 的研究涉及濕體電腦和類器官智慧，因為它使用活體神經元進行計算。雖然該概念與當今計算中使用的人工神經網路（ANN）非常相似，但必須為這些生物系統開發新方法。

FinalSpark 的遠端生物運算平台依靠硬體來維持體內平衡、監測環境參數並進行電生理實驗。使用者可以使用圖形使用者介面（GUI）或透過 Python 指令碼與硬體互動。

運作及存取原理

Neuroplatform 平台可遠距去與 16 個「類腦器官」溝通，不過這不是從真正的人體中取出來的，而是科學家利用人類幹細胞，培養成類似人腦結構的組織。

Neuroplatform系統使用四個多電極陣列（MEA）來捕獲細胞活動的即時測量值。它還包括刺激和記錄彼此之間電活動的電極。閉環微流體系統提供神經元培養基以維持 MEA 上類器官的生命。該平台還利用每個 MEA 的鏡頭來捕捉靜態圖像或視訊錄製。最後，Neuroplatform 使用紫外線控制的籠狀系統釋放具有特定波長的光的分子，當分子籠中含有神經活性分子時，這些分子籠會破裂。

儘管 FinalSpark 的神經平台中的材料與傳統運算不同，但兩者之間的許多概念仍然相同。

FinalSpark 神經平台中的電極和傳統處理器中的電晶體都是處理電訊號傳輸的基本元件。在處理器中，電晶體打開和關閉以建立二進制資料，而 MEA 系統中的電極則記錄和刺激生物物質中的電活動。

MEA 系統可以測量和記錄即時細胞活動，類似於處理器處理即時資料的方式。這兩個系統都會收集資料、處理資料，並可能根據資料採取行動。

用於維持類器官的閉環微流體系統有點類似於傳統處理器中的冷卻系統。這兩個系統對於維持各自電腦主機的最佳運行條件都是必不可少的。

Neuroplatform 系統中的鏡頭可以捕捉圖像或視訊，這可以被視為一種診斷工具，類似於監控軟體跟蹤電腦處理器性能的方式。雖然 FinalSpark 的 Neuroplatform 和傳統數位處理器在使用電訊號和即時資料處理能力方面有一些相似之處，但它們的構造、用途和操作機制有所不同。

壽命以及功耗

不過，既然是活體處理器，就有壽命的問題。目前類腦器官預期壽命僅為 100 天左右。不過與數位處理器相比，有降低功耗的潛力。雖然單個 LLM（例如 GPT-3）需要 10 GWh（相當於歐洲公民年消耗量的 6,000 倍），但人腦以大約 860 億個神經元運作，僅消耗 20 W 的功率。這表明，如果有一天生物處理器可行，它可以作為 ANN 的可持續替代品。

Neuroplatform 的存取對於研究目的而言是免費的。這允許參與者對生物網路進行即時實驗並在自己的實驗室中複製結果。FinalSpark 的基礎設施目前僅允許七個研究小組同時使用該平台，但該公司正在擴大硬體以容納更多使用者。這種擁有數百或數千個使用者的系統的可擴展性尚不清楚。