Khánh Vân
Writer
Tại một phòng thí nghiệm ở Thụy Sĩ, các nhà khoa học đang nuôi cấy những "bộ não mini" từ tế bào da người và sử dụng chúng để vận hành máy tính. Dự án đầy tham vọng của FinalSpark không chỉ mở ra một hướng đi mới cho lĩnh vực máy tính sinh học, mà còn hứa hẹn sẽ tạo ra những trung tâm dữ liệu trong tương lai có khả năng tiêu thụ năng lượng ít hơn hàng triệu lần so với các hệ thống trí tuệ nhân tạo (AI) hiện tại.
Quá trình này tại phòng thí nghiệm FinalSpark bắt đầu với các tế bào da người được mua từ một phòng khám ở Nhật Bản. Các tế bào này sau đó được chuyển đổi thành tế bào gốc và được nuôi cấy để phát triển thành những khối cầu nhỏ màu trắng, được gọi là organoids. Mỗi khối cầu này là một "bộ não mini", bao gồm các cụm tế bào thần kinh (neuron) và các tế bào hỗ trợ.
Mảng đa điện cực được sử dụng cho Neuroplatform được tổ chức thành bốn bộ tám điện cực
Sau một quá trình kéo dài vài tháng, các organoid này sẽ được đặt lên các mảng điện cực. Khi một tín hiệu điện được truyền vào, các nhà khoa học có thể quan sát và ghi lại phản ứng của các tế bào thần kinh, tương tự như một biểu đồ điện não đồ. Mục tiêu cuối cùng của nhóm nghiên cứu là có thể "dạy" cho các cụm neuron này học hỏi và tự điều chỉnh để có thể thực hiện các nhiệm vụ phức tạp.
FinalSpark không phải là những người duy nhất đang theo đuổi lĩnh vực đầy hứa hẹn này.
Một nhà nghiên cứu ở phòng thí nghiệm của FinalSpark đang sử dụng tế bào gốc để phát triển máy tính sinh học
Dù rất đột phá, nhưng công nghệ máy tính sinh học được cho là vẫn còn ở giai đoạn rất sơ khai và sẽ không thể thay thế các con chip silicon trong tương lai gần.
"Máy tính sinh học sẽ hỗ trợ chứ không thay thế hoàn toàn chip silicon," Tiến sĩ Lena Smirnova, người chỉ đạo nghiên cứu tại Đại học Johns Hopkins, cho biết.
Theo bà, các ứng dụng thực tế và có ý nghĩa nhất của công nghệ này trong tương lai gần sẽ là trong lĩnh vực y sinh. Các "bộ não mini" sẽ trở thành một công cụ vô giá để các nhà khoa học có thể lập mô hình về các loại bệnh dịch và thử nghiệm các loại thuốc mới, giúp giảm thiểu đáng kể việc phải sử dụng động vật trong các thí nghiệm.
Dù giấc mơ về một trung tâm dữ liệu được vận hành bằng các máy chủ "sống" vẫn còn khá xa vời, nhưng những công trình tiên phong trong lĩnh vực máy tính sinh học đã và đang mở ra những khả năng mới đầy hứa hẹn trong cả lĩnh vực y học và sự hiểu biết của chúng ta về chính bộ não con người.
Từ tế bào da người đến "bộ não mini"
Quá trình này tại phòng thí nghiệm FinalSpark bắt đầu với các tế bào da người được mua từ một phòng khám ở Nhật Bản. Các tế bào này sau đó được chuyển đổi thành tế bào gốc và được nuôi cấy để phát triển thành những khối cầu nhỏ màu trắng, được gọi là organoids. Mỗi khối cầu này là một "bộ não mini", bao gồm các cụm tế bào thần kinh (neuron) và các tế bào hỗ trợ.
Mảng đa điện cực được sử dụng cho Neuroplatform được tổ chức thành bốn bộ tám điện cực
Sau một quá trình kéo dài vài tháng, các organoid này sẽ được đặt lên các mảng điện cực. Khi một tín hiệu điện được truyền vào, các nhà khoa học có thể quan sát và ghi lại phản ứng của các tế bào thần kinh, tương tự như một biểu đồ điện não đồ. Mục tiêu cuối cùng của nhóm nghiên cứu là có thể "dạy" cho các cụm neuron này học hỏi và tự điều chỉnh để có thể thực hiện các nhiệm vụ phức tạp.
Cuộc đua toàn cầu và những thách thức
FinalSpark không phải là những người duy nhất đang theo đuổi lĩnh vực đầy hứa hẹn này.
- Tại Úc, công ty Cortical Labs vào năm 2022 đã gây chấn động khi chứng minh rằng các tế bào não trong đĩa thí nghiệm của họ có thể học cách chơi trò game Pong.
- Tại Mỹ, các nhà nghiên cứu ở Đại học Johns Hopkins cũng đang phát triển các bộ não mini để có thể tìm hiểu cách chúng xử lý thông tin, nhằm phát triển các loại thuốc điều trị các bệnh thần kinh như Alzheimer và tự kỷ.
Một nhà nghiên cứu ở phòng thí nghiệm của FinalSpark đang sử dụng tế bào gốc để phát triển máy tính sinh học
Hỗ trợ, không thay thế chip silicon
Dù rất đột phá, nhưng công nghệ máy tính sinh học được cho là vẫn còn ở giai đoạn rất sơ khai và sẽ không thể thay thế các con chip silicon trong tương lai gần.
"Máy tính sinh học sẽ hỗ trợ chứ không thay thế hoàn toàn chip silicon," Tiến sĩ Lena Smirnova, người chỉ đạo nghiên cứu tại Đại học Johns Hopkins, cho biết.
Theo bà, các ứng dụng thực tế và có ý nghĩa nhất của công nghệ này trong tương lai gần sẽ là trong lĩnh vực y sinh. Các "bộ não mini" sẽ trở thành một công cụ vô giá để các nhà khoa học có thể lập mô hình về các loại bệnh dịch và thử nghiệm các loại thuốc mới, giúp giảm thiểu đáng kể việc phải sử dụng động vật trong các thí nghiệm.
Dù giấc mơ về một trung tâm dữ liệu được vận hành bằng các máy chủ "sống" vẫn còn khá xa vời, nhưng những công trình tiên phong trong lĩnh vực máy tính sinh học đã và đang mở ra những khả năng mới đầy hứa hẹn trong cả lĩnh vực y học và sự hiểu biết của chúng ta về chính bộ não con người.
