Článek
Bylo by asi předčasné takové systémy nazývat biopočítači, celý obor se nachází opravdu v začátcích. Zatím jde převážně o testovací platformy, kde vědci zjišťují základní vlastnosti podobných systémů, avšak v některých laboratořích ve světě se už vědcům s pomocí mozkových organoidů daří získávat odpovědi na některé otázky, popř. získávat řešení určitých problémů.
Jak letos v říjnu informovala zpravodajská stanice BBC, vědci z podobných laboratoří doufají, že jednoho dne bychom se mohli dočkat datových center plných aspoň zčásti „živých“ serverů, které budou umět replikovat aspekty toho, jak se dnes učí umělá inteligence (AI) na elektronických počítačích.
Scientists grow mini human brains to power computers https://t.co/aoxhOQbXPW
— BBC News (UK) (@BBCNews) October 4, 2025
Byl by k tomu přitom potřeba jen zlomek energie, kterou konzumují AI systémy dnes. Systémy složené ze živých neuronů totiž mají velmi malé energetické nároky – jedním z příkladů jsou i skutečné lidské mozky. Elektrické stimulace minimozků jsou přitom důležitými prvními kroky k většímu cíli, kterým je spouštění skutečných výpočtů a procesů učení v neurálních systémech budoucího biopočítače.
To je i vize Dr. Freda Jordana, spoluzakladatele laboratoře FinalSpark, kterou Zoe Kleinmanová navštívila.
„U dnešní umělé inteligence to probíhá v principu stejně,“ řekl. „Pošlete do počítače nějaký signál a pak z toho chcete mít (po zpracování uvnitř) nějaký použitelný výstup.“
Musíme si však uvědomit, že biosystémy z nervových buněk nebudou skutečnými univerzálními digitálními počítači. Budou mít spíše blíže k tzv. analogovým výpočetním systémům, které slouží k modelování jiných podobných (analogických) systémů.
Lidské minimozky čili mozkové organoidy
Jsou to velmi zjednodušené, miniaturní analogie úseků lidského mozku vypěstované v laboratoři. Nejsou to skutečné mozky, ale spíše trojrozměrné shluky mozkových buněk, které napodobují některé klíčové aspekty struktury a vývoje lidského mozku v raných fázích. V laboratoři FinalSpark vypadají jako malé bílé koule.
Jak vznikají?
Vědci je podle serveru Live Science vytvářejí z tzv. pluripotentních kmenových buněk (které často vznikají přeprogramováním obyčejných lidských kožních buněk). To jsou buňky, které mají schopnost přeměnit se na jakýkoliv jiný typ buňky v těle. Tyto kmenové buňky jsou pěstovány ve speciálním gelu a „krmeny“ živinami a růstovými faktory, které je nasměrují, aby se vyvinuly v různé typy mozkových buněk, včetně podpůrných. Buňky se pak samy organizují do vrstev a struktur připomínajících části vyvíjejícího se mozku.
K čemu slouží?
Studovat lidský mozek přímo, zejména v jeho raných vývojových stádiích, je velmi obtížné a eticky problematické, minimozky tak slouží jako cenný model. Umožňují vědcům jednak zkoumat vývoj mozku, dále studovat neurologické a vývojové poruchy jako autismus, schizofrenie, mikrocefalie či Alzheimerova choroba. Vědci mohou např. vytvořit organoidy z buněk pacientů a sledovat, co se v jejich „minimozku“ děje jinak. Také lze na minimozcích zkoušet účinnost a vedlejší účinky nových léků – přímo na lidské mozkové tkáni, aniž by bylo nutné provádět testy na lidech a zvířatech.
Život a smrt minimozků
Minimozky žijí typicky jen 3-4 měsíce, protože zatím není možné uměle vytvořit plnohodnotný systém zásobování krví, který vyživuje podobné tkáně. Někdy, těsně před „smrtí“ minimozku, dochází k prudkému spontánnímu nárůstu jeho neuroelektrické aktivity jako u některých lidských mozků.
Vědci však nemají sklon tento proces romantizovat. Nejde o živé bytosti, ale jednoduše o „základní informační struktury vyrobené z živých buněk“, které nenesou vědomí nebo vnímání. Vědci ve FinalSpark za posledních pět let zaznamenali asi 1–2 tisíce těchto „úmrtí“.
V laboratoři FinalSpark jsou minimozky připojeny k elektrodám a jsou schopny reagovat na jednoduché podněty vysílané počítačem. Jejich následná reaktivní neuroelektrická aktivita je pak monitorována a zobrazena na grafech, podobně jako výsledky EEG.
Hlavním argumentem pro vývoj minimozků zpracovávajících informace je extrémní energetická úspora. Ve FinalSpark vědci tvrdí, že trénink AI modelu typu GPT-3 potřebuje miliony wattů příkonu, zatímco lidský mozek si vystačí s přibližně 20 watty. Jejich cílem je tedy vytvořit procesory, které budou energeticky milionkrát úspornější než ty současné křemíkové.
Laboratoř FinalSpark
Švýcarský startup FinalSpark je unikátní v tom, že jako první na světě zpřístupnil „procesní výkon“ mozkových organoidů široké veřejnosti prostřednictvím cloudu. Vyvinuli online platformu nazvanou Neuroplatform, kde si instituce mohou pronajmout „výpočetní čas“ na živých neuronech. V jejich laboratoři je podle serveru Science Alert umístěno 16 mozkových organoidů napojených na mikroelektrody.
Uživatelé pak mohou přes internet posílat data ve formě elektrických pulzů do organoidů a následně číst jejich „odpovědi“. Organoidy se také mohou učit zpracovávat jisté vzorce. Kvalita jejich učení je pak odměněna pomocí dávky dopaminu, poznamenal web New Atlas.
Experimenty s podobnými informatickými biosystémy probíhají i mimo FinalSpark. Např. australská laboratoř Cortical Labs již v roce 2022 naučila organoidy vytvořené z uměle vypěstovaných neuronů hrát klasickou počítačovou hru Pong.
Na americké univerzitě Johnse Hopkinse zase vyvíjejí pokročilé mozkové organoidy pro studium vývoje celého mozku a neuropsychiatrických onemocnění. Letos vytvořili nový „celý mozek“, velký organoid (MRBO – multi-region brain organoid) sestavený z odděleně pěstovaných oblastí (kortex, zadní mozek, střední mozek). Ty byly spojeny proteiny, včetně jednoduchých cév a krevně-mozkové bariéry. Tento organoid podle portálu ScienceDaily napodobuje mozek 40denního embrya, produkuje elektrickou aktivitu a slouží k výzkumu poranění mozku, schizofrenie nebo bipolární poruchy. Umožňuje testování léků a personalizovanou medicínu, což zlepšuje úspěšnost klinických studií oproti zvířecím modelům.
Loni na Lékařské fakultě Masarykovy univerzity v Brně uměle vypěstovali minimozky s Alzheimerovou nemocí. Na těchto modelech mozku studují rozvoj příslušné choroby.
Kombinace wetware a hardware
Samotné minimozky a organoidy tedy nejsou úplně nové. Nová je spíše právě jejich výše popsaná analýza a aplikace pomocí zapojení do elektronického výpočetního systému.
Hlavním cílem podobných výzkumů bude nakonec kombinovat biologický a křemíkový „výpočetní výkon“ v jednom hybridním systému. Vědci doufají, že v průběhu času bude wetware schopen doplnit – spíše než nahradit – tradiční hardware a poskytnout efektivitu a energetickou účinnost, která je vlastní lidskému mozku.
