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Künstliche Intelligenz scheint in letzter Zeit unser Leben zu beherrschen, aber ein Team von Wissenschaftlern vertritt die Ansicht, dass die so genannte „organoide Intelligenz“ (OI), die von lebenden menschlichen Gehirnzellen angetrieben wird, eines Tages jedes künstliche System übertreffen könnte, und zwar auf viel effizientere Weise.
Organoide sind dreidimensionale Klumpen von biologischem Gewebe, die Wissenschaftler seit Jahren züchten und mit denen sie experimentieren. Forscher unter der Leitung von Thomas Hartung, Professor für Umwelt- und Gesundheitswissenschaften an der Johns Hopkins University, arbeiten mit Gehirnorganoiden, die zur Entwicklung eines von menschlichen Gehirnzellen angetriebenen „Biocomputers“ führen könnten.
„Wir sind an einem Punkt angelangt, an dem die Technologien für ein echtes Biocomputing ausgereift sind“, erklärte Hartung per E-Mail.
„Die Hoffnung ist, dass einige der bemerkenswerten Funktionen des menschlichen Gehirns als OI realisiert werden können, wie z.B. seine Fähigkeit, schnelle Entscheidungen auf der Grundlage unvollständiger und widersprüchlicher Informationen zu treffen (intuitives Denken).“
Hartung und Kollegen stellen am Dienstag in der Zeitschrift Frontiers in Science eine umfassende Vision für die Zukunft der KI vor.
Zu dem Team gehören auch Wissenschaftler von Cortical Labs, die letztes Jahr Schlagzeilen machten, weil sie eine Schale mit lebenden Gehirnzellen herstellten, die sich selbst das Spielen des Original-Videospiels Pong beibrachte.
Die Verwendung von Organoiden, die aus Zellen gezüchtet werden, ist für Wissenschaftler von Vorteil, da keine Menschen- oder Tierversuche erforderlich sind. Hartung stellt seit 2012 funktionale Hirnorganoide her, indem er menschliche Hautzellen verwendet, die in einen embryonalen stammzellähnlichen Zustand umprogrammiert werden. Aus ihnen lassen sich dann Gehirnzellen und schließlich Organoide mit funktionierenden Neuronen und anderen Eigenschaften bilden, die grundlegende Funktionen wie Gedächtnis und kontinuierliches Lernen aufrechterhalten können.
„Dies eröffnet neue Möglichkeiten für die Erforschung der Funktionsweise des menschlichen Gehirns“, so Hartung in einer Erklärung. „Man kann das System manipulieren und Dinge tun, die man mit menschlichen Gehirnen aus ethischen Gründen nicht tun kann.““Es wird Jahrzehnte dauern, bis wir das Ziel erreichen, etwas zu schaffen, das mit jeder Art von Computer vergleichbar ist“, sagte Hartung. „Aber wenn wir nicht anfangen, Förderprogramme dafür zu schaffen, wird es noch viel schwieriger werden.“
Ein lebender Computer
Er und seine Kollegen stellen sich vor, Gehirnorganoide zu neuen Formen biologischer Computerhardware zusammenzusetzen, die weitaus energieeffizienter sind als die derzeitigen Supercomputer.
„Das Gehirn ist immer noch unübertroffen von modernen Computern“, sagte Hartung. „Frontier, der neueste Supercomputer in Kentucky, ist eine 600 Millionen Dollar teure, 6.800 Quadratmeter große Anlage. Erst im Juni letzten Jahres übertraf er zum ersten Mal die Rechenleistung eines einzelnen menschlichen Gehirns – allerdings mit einer Million Mal mehr Energie.“
Hartung räumt ein, dass Computer bei der Verarbeitung von Zahlen und Daten schneller sind, behauptet aber, dass Gehirne nach wie vor besser sind, wenn es um komplexe logische Probleme geht.
„Computer und das Gehirn sind nicht dasselbe, auch wenn wir seit Beginn des Computerzeitalters versucht haben, Computer gehirnähnlicher zu machen. Das Versprechen der OI besteht darin, einige neue Qualitäten hinzuzufügen“.
Konzepte wie biologische Computer und organoide Intelligenz könnten zu einer ganzen Reihe neuer ethischer Diskussionen führen. Gespräche über Organoide, die empfindungsfähig, bewusst oder selbstbewusst werden, und die sich daraus ergebenden Konsequenzen werden schon seit Jahren geführt, auch wenn die Technologie im Moment noch als unausgereift gilt.
„Es gibt wahrscheinlich keine Technologie ohne unbeabsichtigte Folgen“, sagte mir Hartung. „Es ist zwar schwierig, solche Risiken auszuschließen, aber solange der Mensch Input und Output sowie die Rückmeldung an das Gehirn über die Folgen seines Outputs kontrolliert, hat er die Kontrolle. Wie bei der künstlichen Intelligenz tritt das Problem jedoch auf, sobald wir der künstlichen Intelligenz Autonomie geben. Maschinen, ob sie nun auf Silizium- oder Zellmaschinen basieren, dürfen nicht über das menschliche Leben entscheiden.
Mitglieder des Forschungsteams mit bioethischem Hintergrund haben sich mit den ethischen Auswirkungen der Arbeit mit KI befasst.
Organoide Intelligenz und Biocomputer werden in absehbarer Zeit keine Bedrohung für künstliche Intelligenz oder menschliche Gehirne darstellen, die auf herkömmliche Weise gezüchtet werden. Hartung glaubt jedoch, dass es an der Zeit ist, die Produktion von Hirnorganoiden zu erhöhen und sie mit KI zu trainieren, um einige der Unzulänglichkeiten unserer derzeitigen Siliziumsysteme zu überwinden.
„Es wird Jahrzehnte dauern, bis wir das Ziel erreichen, etwas zu schaffen, das mit jeder Art von Computer vergleichbar ist“, so Hartung. „Aber wenn wir nicht anfangen, Förderprogramme dafür zu schaffen, wird es noch viel schwieriger werden.“ (1)
Im Gegensatz zu herkömmlichen Zellkulturen, die flach sind, weisen diese Hirnorganoide eine dreidimensionale Struktur auf, die es den Forschern ermöglicht, ihre Zelldichte um das 1000-fache zu erhöhen. Dadurch können die Neuronen viel mehr Verbindungen bilden, und die Datenmenge, die sie speichern können, wäre ein Vorteil, den ein Biocomputer gegenüber einem herkömmlichen Computer hätte. Wie das?
Ein menschliches Gehirn kann etwa 2.500 TB an Daten speichern, aber dazu bedarf es noch weiterer Forschung, denn derzeit können Organoide etwa 50.000 Zellen aufnehmen. Für organoide Intelligenz müsste die Zahl auf 10 Millionen erhöht werden. Zu den praktischen Anwendungen der Zukunft gehören die interindividuelle Erforschung der Neuroentwicklung und Medikamententests. (2)
Quellen:
(1) cnet.com
(2) techblog.com