在瑞士日内瓦湖边，科学家正尝试用人类脑细胞驱动未来的超级计算机。
这些并非科幻电影中的“缸中之脑”，而是比沙粒更小的一簇活体神经元。它们被营养液包围，在电极的帮助下接收全球各地的指令，并进行回应。
欢迎踏入“生物计算机”的神奇领域。在这里，科学家不再满足于模仿大脑结构，而尝试直接利用其功能。“湿件”技术有望在未来以低能耗实现超越现有超级计算机的强大运算能力。
为何要用“活”的脑组织来计算？
这一探索的初衷源于对高效计算机器的追求：它需要拥有超级计算机的算力，同时保持极低能耗，最好像大脑一样节能。
大脑这个仅重1.4公斤的器官，在不到20瓦的功率下，每秒能完成超过百万亿次的操作。而世界上最先进的超级计算机如美国的“前沿”，尽管勉强达到这一运算速度，但其耗电量却是惊人的百万倍以上！
这种效率的巨大差异使计算机科学家们对大脑构造产生了浓厚的兴趣。
因此出现了两条主要的研究路径：一是模仿大脑结构开发神经形态计算芯片；二是直接使用活体脑组织进行生物计算。既然大脑如此高效，为何不直接加以利用呢？
如何“种植”一台生物计算机？
制造生物计算机的过程听起来像科幻故事。
科学家们首先需要原材料——细胞。他们常用一种名为诱导性多能干细胞（iPS cells）的特殊细胞，这种细胞可以被重编程为任何所需的细胞类型，包括神经元。
接下来是“播种”与“养育”。在实验室中，研究人员提供合适的营养和生长因子促使这些干细胞分化成各类脑组织，并形成微小的三维结构——类器官。
光有大脑还不足够，还需要一个能够与其交流的系统。科学家们将类器官放置于特制电极阵列上。该装置能通过电脉冲向细胞群发送信号并接收反馈。
当电脉冲刺激神经元时，会导致离子流动产生动作电位，即细胞“说话”。这些“话语”被捕捉并通过算法解析成可理解的信息。
初次尝试：脑细胞学会读盲文
理论固然美妙，但实际效果如何？英国布里斯托大学的机器人研究员本杰明·沃德-切里尔和他的团队完成了一项令人瞩目的实验验证。
他们的目标是使类器官识别盲文字母。
实验步骤设计巧妙：先让装有触觉传感器的机器人触摸盲文，收集数据；再将每个字母的独特图案转换为电脉冲序列传递给神经元群。
结果令人鼓舞！实验发现，在特定电脉冲刺激下，单个类器官能以平均61%的概率产生稳定响应。如果合并三个类器官的结果，则准确率可提升至83%，显示出初步的信息处理能力。
尽管距离真正阅读还有很长的路要走，但这无疑是坚实的一步。未来或许能让类器官直接控制机器人行动，形成闭环系统。虽然基于人脑类器官的闭环技术尚未实现，但一项研究报告指出，利用小鼠神经元构成的类似系统已能玩电子游戏《Cartpole》。
如何“训练”一团会打游戏的神经元？
要让生物计算机有用，关键是使其能够学习。目前，实验室培养的脑细胞反应更像条件反射而非大脑中的可塑性决策过程。
怎样教会它们更复杂的技能呢？科学家们提出了多种方法。
一种思路是使用神经递质如多巴胺作为奖励机制。当类器官对刺激做出期望反应时，给予它多巴胺以强化相关连接，使其未来倾向于重复这一行为。
另一更直接的方法来自澳大利亚墨尔本的Cortical Labs公司，在2022年他们让培养皿中的脑细胞学会了玩经典游戏《Pong》！
他们不是用类器官而是平铺于培养皿上的二维神经元网络。研究人员将其连接电脑，屏幕上一侧是虚拟球拍由神经元控制另一侧来回弹跳的球。
若成功挡回球，就会得到“奖励”——有序电脉冲；若未能挡住，则会受到混乱白噪声的“惩罚”。
训练过程充满智慧：
经过反复训练后，神经网络学会了移动球拍以击中球因为它更偏好规律电信号而非嘈杂噪音。
伦理边界：“缸中之脑”的争议
随着这项技术逐渐进入公众视野，争议也随之而来。Cortical Labs的首席科学官布雷特·卡根因在论文标题使用“感知力”一词而引发批评认为这种说法不合适且缺乏数据支持可能使领域面临过度监管风险。
剑桥大学发育生物学家玛德琳·兰开斯特对此表示担忧。她强调，一团神经元并非大脑，不会思考更不可能有意识。她担心如果媒体和公众将这些细胞团与“意识”、“思考”甚至“缸中之脑”联系起来可能会引发强烈伦理反弹导致过于严苛的法规出台影响合规科学家的研究。
此外，她对现有实验实质提出质疑指出即使不含神经元的非生物水凝胶也能表现出类似学习《Pong》的行为。在她看来，在这些简单系统中所谓的“学习”可能只是反馈适应而非真正的智能计算。
结语：星辰大海还是空中楼阁？
尽管争议重重，挑战巨大但先驱者们依然充满热情从学习游戏到识别文字的初步尝试生物计算机的道路才刚刚开始。它究竟是通往节能超算的星辰大海还是最终被证明难以企及的空中楼阁？答案或许就藏在科学家日复一日精心培育的那些微小而充满活力的“细胞宇宙”之中这场探索不仅关乎技术更关乎我们对生命、智能和意识本质的理解。
此外，她也对现有实验的实质提出了质疑。她指出，有研究表明，甚至一种完全不含神经元的非生物水凝胶，也能表现出类似“学习”玩《Pong》的行为。 在她看来，在这些简单系统中，我们看到的所谓“学习”，很可能只是一种系统对反馈产生的适应性反应，而非真正的智能计算。
尾声：是星辰大海，还是空中楼阁？
尽管争议重重，挑战巨大，但先驱者们依然满怀热情。从学习玩游戏、到识别文字的初步尝试，生物计算的道路才刚刚开始。
它究竟是通往节能超算的星辰大海，还是最终被证明是难以企及的空中楼阁？答案，或许就藏在科学家们日复一日精心培育的那些微小而充满活力的“细胞宇宙”之中。这场探索，不仅关乎技术，更关乎我们对生命、智能和意识本质的理解。（刘春）
