Ein Team australischer Wissenschaftler, die aus Hochschulen und der Privatwirtschaft zusammenarbeiten, hat gerade ein dreijähriges Stipendium erhalten, um ihre Arbeit zur Entwicklung von Gehirnzellkulturen zu nutzen, die in der Lage sind, mit Maschinen zu kommunizieren.
In den letzten zwei Jahren ist es dem Team bereits gelungen, einer Gehirnzellkultur von rund 800.000 Neuronen beizubringen, wie man das Videospiel Pong aus den 1970er Jahren erfolgreich aus der Petrischale spielt.
Der Zuschuss in Höhe von 600.000 US-Dollar wurde vom Militär und den Geheimdiensten der australischen Regierung vergeben und wird vom Australian Research Council verwaltet.
„Der schöne und bahnbrechende Aspekt dieser Arbeit beruht darauf, die Neuronen mit Empfindungen auszustatten: dem Feedback“, wie es einer der Mitforscher des Pong-Projekts, der theoretische Neurowissenschaftler Karl Friston, letzten Oktober ausdrückte.
„Und ganz entscheidend“, fügte Professor Friston hinzu, „wurde der Gehirnkultur die Fähigkeit gegeben, auf ihre Welt zu reagieren.“
Ein Bild mit freundlicher Genehmigung von Cortical Labs zeigt das „DishBrain“ des Teams unter dem Mikroskop mit fluoreszierenden Markierungen, die verschiedene Zelltypen zeigen: Grün markiert Neuronen und Axone, Lila markiert Neuronen, Rot markiert Dendriten. Mehrere Markierungen werden gelb oder rosa angezeigt
Vor etwa zwei Jahren war es dem australischen Team, das den Zuschuss in Höhe von 600.000 US-Dollar erhielt, bereits gelungen, einer Gehirnzellkultur von etwa 800.000 Neuronen beizubringen, wie man das Videospiel Pong aus den 70er Jahren erfolgreich spielt. DishBrain hat das Spiel in nur fünf Minuten schneller herausgefunden als die KI
„Bemerkenswerterweise haben die Kulturen gelernt, ihre Welt durch entsprechendes Handeln vorhersehbarer zu machen“, sagte Friston in einer Pressemitteilung.
„Das ist bemerkenswert, weil man diese Art der Selbstorganisation nicht lehren kann; „Einfach, weil diese Mini-Gehirne – anders als ein Haustier – keinen Sinn für Belohnung und Bestrafung haben“, erklärte er.
Das neue Projekt zur Weiterentwicklung dieser Technologie wird vom Psychologen Adeel Razi an der australischen Monash University geleitet, wo Razi auch das Computational Neuroscience Laboratory der Schule leitet.
Die Forschung wurde in Zusammenarbeit mit dem in Melbourne, Australien, ansässigen Start-up Cortical Labs sowie dem University College London, an dem Friston ansässig ist, durchgeführt.
Im Rahmen des National Intelligence and Security Discovery Research Grants (NISDRG)-Programms vergeben das australische Office of National Intelligence und sein National Security Science and Technology Center des Verteidigungsministeriums jedes Jahr High-Tech-Zuschüsse in Höhe von bis zu 18 Millionen US-Dollar.
Bemerkenswert ist, dass das diesen Forschern gewährte Stipendium in Höhe von 600.000 AUD das höchste Ende dieser Auszeichnungen darstellt, die zwischen 400.000 und 600.000 US-Dollar pro Stipendium liegen.
Der Proof-of-Concept-Erfolg des Teams, als es seiner Gehirnzellkultur das Pong-Spielen beibrachte, wurde erstmals im Dezember 2021 veröffentlicht, ein Durchbruch, der schneller erfolgte, als es jede computerbasierte KI bisher geschafft hat.
„Das Erstaunliche ist, wie schnell es lernt“, sagte Brett Kagan, wissenschaftlicher Leiter von Cortical Labs, in diesem Monat gegenüber New Scientist, „in fünf Minuten, in Echtzeit.“
Die schnellste Zeit, die eine rein siliziumbasierte Computer-KI schaffen konnte, betrug 90 Minuten, um das Pong-Spielen in den Griff zu bekommen.
„Das ist wirklich eine erstaunliche Leistung der Biologie“, sagte Kagan.
Das „DishBrain“ genannte System besteht aus Gehirnzellen, die auf Mikroelektroden-Arrays wachsen, die die Zellen stimulieren können
Die Forscher der Monash University und der Cortical Labs haben ihre Gehirnkultur aus kortikalen Neuronen, die auf einer Reihe computerverbundener Mikroelektroden gezüchtet wird, „DishBrain“ genannt.
Wie Kagan es ausdrückte: „Wir denken, es ist fair, sie Cyborg-Gehirne zu nennen.“
Aus der virtuellen Welt, in der Pong gespielt wird, helfen die Elektroden-Feeds den Mini-Gehirnen dabei, zu lernen, wie man das virtuelle Paddel bedient.
Beim Pong-Spiel werden die Aktivitätsmuster der Neuronen von den Mini-Gehirnen bestimmt, wenn sich das Schläger nach links oder rechts bewegt.
„Wir sprechen oft davon, dass sie in der Matrix leben“, sagte Kagan. „Wenn sie im Spiel sind, glauben sie, dass sie der Schläger sind.“
Nach Razis Aussagen über die Monash University zu urteilen, hofft die Gruppe mit ihrer neuen Forschungsförderung, durch die Weiterentwicklung von DishBrain nicht nur die Informatik, sondern ganze Teile der digitalen Wirtschaft zu revolutionieren.
„Die Ergebnisse einer solchen Forschung hätten erhebliche Auswirkungen auf zahlreiche Bereiche, beispielsweise Planung, Robotik, fortschrittliche Automatisierung, Gehirn-Maschine-Schnittstellen und Arzneimittelforschung, und würden Australien einen erheblichen strategischen Vorteil verschaffen“, sagte Razi.
Als Projektleiter war Razi davon überzeugt, dass der nationale Sicherheitssektor Australiens sein Gehirn-Zell-Computer-Schnittstellenprojekt befürworte, weil er dessen Potenzial in vielen Bereichen sehe, in denen die traditionelle KI versagt oder zu träge ist, um voranzukommen.
Selbstfahrende Fahrzeuge, völlig autonome Drohnen und mehr symbiotische tragbare Geräte „erfordern eine neue Art von Maschinenintelligenz, die während ihrer gesamten Lebensdauer lernen kann“, sagte Razi.
„Diese neue Technologiefähigkeit könnte in Zukunft möglicherweise die Leistung bestehender, rein siliziumbasierter Hardware übertreffen“, sagte er.