人の脳からCPU作成 スイス企業FinalSpark社

Open and Remotely Accessible Neuroplatform for Research in Wetware Computing

ウェットウェアコンピューティングとオルガノイドインテリジェンスは、電気生理学と人工知能の交差点に位置する新興研究分野です。この記事では、実験的電気生理学とバイオコンピューティングの研究に使用できるリモートアクセス可能なニューロプラットフォームの開発について述べています。このプラットフォームは、神経オルガノイドを使用して100日以上の長期間にわたる実験を行うことができ、24時間365日の実験を可能にするための自動化されたマイクロフルイディクスシステムを備えています。PythonライブラリやJupyterノートブックを通じてAPI経由でアクセスでき、複雑な実験をリモートで実行することができます。

ウェットウェアコンピューティングとオルガノイドインテリジェンスは、電気生理学と人工知能の交差点に位置する新興研究分野です。この研究の核心は、生きたニューロンを使って計算を行うことです。これは、人工ニューラルネットワーク（ANN）に似ていますが、デジタルのテンソルを更新することでネットワーク応答を即座に変更できるANNとは異なり、生物学的ニューロンを用いた新しい方法を開発する必要があります。

この目的のために、多くの実験を行えるシステムが必要です。そこで我々は、リモートアクセス可能なハードウェアとソフトウェアシステムを開発し、これによりニューロオルガノイドを用いた実験を可能にしました。このシステムは、神経オルガノイドで100日以上の寿命を持つ実験を行い、アクションポテンシャルのモニタリングや電気的刺激の提供を24時間行うことができます。マイクロフルイディクスシステムにより、完全に自動化された培地の流れと変更が可能で、物理的な介入による中断を減らし、安定した環境条件を確保します。

過去3年間で、このプラットフォームは1,000以上の脳オルガノイドで利用され、18テラバイト以上のデータが収集されました。専用のAPIが開発され、PythonライブラリやJupyterノートブックを使用してリモートで研究を行うことができます。APIは、ポンプ、デジタルカメラ、UVライトも制御し、24時間の複雑な実験を可能にします。2024年現在、このシステムは研究目的で無料で利用でき、多くの研究グループが実験に使用しています。

この記事は、ウェットウェアコンピューティングとオルガノイドインテリジェンスの新たな研究領域について詳述しています。生きたニューロンを用いて計算を行うというコンセプトは、人工ニューラルネットワーク（ANN）の発展とエネルギー効率の課題に対する革新的なアプローチを提供します。このシステムは、長期間の実験を可能にするだけでなく、リモートアクセスや自動化された環境制御を通じて、研究者が多様な実験を迅速かつ効率的に行えるように設計されています。

未来の展望として、この技術はバイオコンピューティングの新しい道を切り開き、よりエネルギー効率の高い計算方法を提供する可能性があります。また、広範な研究コミュニティにアクセスを提供することで、さらに多くの発見や応用が期待されます。このプラットフォームが提供するデータとツールは、ニューロンの学習メカニズムの理解を深めるだけでなく、新しいタイプのコンピュータアーキテクチャの開発にも寄与するでしょう。