Een petrischaaltje met menselijke hersencellen speelt momenteel Doom. Moeten we ons zorgen maken? | Spel

IHet klinkt als de opening van een sciencefictionfilm, maar Amerikaanse wetenschappers hebben onlangs een replica van de hersenen van een levende vlieg geüpload voor een simulatie. In San Francisco creëerde het biotechbedrijf Eon Systems een virtueel insect die wisten hoe ze moesten lopen, vliegen, verzorgen en voeden in hun virtuele omgeving. Ondertussen hebben onderzoekers in Australië een petrischaaltje met 200.000 menselijke hersencellen geleerd de iconische shooter Doom uit de jaren 90 te spelen. Een experiment heeft een brein in een computer geduwd; de ander heeft een computer op hersencellen aangesloten.

Beide verhalen worden geprezen als wetenschappelijke doorbraken, maar hebben ook geleid tot onvermijdelijke angsten over de vooruitzichten voor in het laboratorium gekweekte mensen en digitale klonen. Moeten we ons zorgen maken?

Het was de Australische startup Cortical Labs in Melbourne die dat deed leerde een gerecht met in het laboratorium gekweekte neuronen Pong spelen in 2022. Nu heeft het wat het omschrijft als ‘de eerste in code inzetbare biologische computer ter wereld’ gebouwd die draait op levend menselijk weefsel in plaats van op siliciumchips, en die met plezier de shooter Doom uit 1993 speelt.

“In het land van computernerds bestaat er een obsessie om Doom op alles te laten draaien, van rekenmachines tot magnetrons”, vertelde Hon Weng Chong, CEO van Cortical Labs, aan Zoom vanuit Melbourne. “Zodra het ons lukte om Pong aan het werk te krijgen, was het eerste wat mensen zeiden: ‘Wanneer ga je Doom doen?'”

Het gemiddelde menselijke brein bevat ongeveer 86 miljard neuronen – ongeveer 430.000 petrischaaltjes waard. Maar hoe oogst je 200.000 hersencellen zonder toevlucht te nemen tot een ijzerzaag en een ijsschep?

“Het zijn eigenlijk mijn hersencellen, de meeste toch”, zegt Chong trots. “Er is geen sprake van schrapen of hersenextractie. Het is een heel coole techniek die is ontwikkeld door professor Shinya Yamanaka, die in 2012 de Nobelprijs won.”

Het enige wat je nodig hebt is 10 ml bloed (in dit geval Chong’s) waaruit ongeveer 100 witte bloedcellen kunnen worden geoogst. Deze kunnen vervolgens worden geherprogrammeerd tot geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSC’s) – de biologische bouwstenen van het lichaam – die zich vervolgens exponentieel kunnen voortplanten.

“In wezen brengen we de biologische klok terug naar een embryonale staat, brengen ze in neuronen en plaatsen ze op een glazen chip ter grootte van een stuk van 50 cent”, legt Chong uit. “Omdat ze op een chip zitten – en elektriciteit de gemeenschappelijke taal is tussen neuronen en het computersysteem – kunnen we met ze communiceren en ze Doom laten spelen.”

Cortical Labs voerde zijn Pong-experiment intern uit, maar deze keer nam het contact op met de 24-jarige Singaporees Sean Cole, die net een MSc in kunstmatige intelligentie heeft afgerond aan de Universiteit van Sussex, en wiens vader toevallig een relatie heeft met de CEO. Cole schreef de code op afstand, die het team vervolgens testte op hun lokale machines.

“Ik was een beetje verrast dat het de eerste keer werkte”, vertelt hij via Zoom.

Dus hoe speelt een petrischaaltje met hersencellen Doom als het geen ogen heeft? Of vingers? “We maken een momentopname van het spel met informatie zoals de gezondheid van de speler en de positie van de vijanden, sturen deze via een neuraal netwerk, zetten deze om in cijfers en versturen de gegevens”, legt Cole uit. “Dit wordt codering genoemd – het in wezen omzetten van de spelstatus in signalen die de neuronen kunnen begrijpen. De neuronen vuren vervolgens een uitvoer af – ga naar links, ga naar rechts, ga vooruit, schiet of schiet niet – die het systeem decodeert en weer omzet in in-game acties.

“Als je nadenkt over hoe mensen werken, hebben we informatie die naar ons netvlies gaat, die wordt omgezet in elektrische signalen, verwerkt in de hersenen, en dan gebeurt er een output”, voegt Chong toe. “Het is eigenlijk niet anders.”

Als een computer vol hersencellen een videogame speelt en beslissingen neemt, betekent dat dan dat hij bewust is? Of gedraagt ​​het zich gewoon als de gemiddelde Doom-speler? “Mensen hebben verschillende opvattingen over wat gevoel is”, zegt Cole. “Ik denk absoluut niet dat het bewust is. In eerste instantie wist het niet hoe het moest bewegen, richten of zelfs maar schieten. Daarna schoot het de eerste twee vijanden neer en stopte – bijna alsof het zichzelf in stand hield. Het is dus zeker aan het leren. We zijn erin geslaagd een brein te besturen om te leren in een zeer gecontroleerde omgeving. De volgende stap zou zoiets kunnen zijn als Neuralinkwaarbij je een chip in de hersenen injecteert om iemand te trainen een taal sneller te leren.”

Hoe de cellen het spel precies leren spelen, is onduidelijk. “We kunnen veronderstellen dat het zaken als het vrije energieprincipe zou kunnen inhouden – het idee dat levende systemen werken om vrije energie te minimaliseren – of Hebbian learning, waarbij verbindingen tussen neuronen worden versterkt als ze samen vuren.” Kunnen we technologie als deze ooit gebruiken om direct kungfu te leren, zoals in The Matrix? “Als we een manier vinden om deze technologie veilig met mensen te verbinden, kunnen dat de implicaties zijn”, zegt Cole. “Een grote zorg zou zijn: wat als je iemands herinneringen terzijde schuift?”

Hoewel Chong zegt dat hij graag wil proberen de neuronen vervolgens Pokémon te laten spelen, ligt de echte toekomstige toepassing hier niet in het upgraden van stapels menselijke neuronen naar het spelen van Minecraft of Grand Theft Auto, maar in de geneeskunde. “Mensen bekijken het vanuit biomedische onderzoekshoeken, voor ziektemodellering”, zegt hij. “Zaken als epilepsie, waarbij medicijnen kunnen worden getest op neuronen die buiten het lichaam zijn gegroeid – niet alleen om nieuwe medicijnen te ontdekken, maar om ze op persoonlijk niveau af te stemmen.”

Ondertussen is in San Francisco, waar Eon Systems de hersenen van een fruitvlieg heeft gescand en het als een virtueel insect heeft nagebouwd, het grote wetenschappelijke nieuws dat het team in wezen de gedragsmatige bedrading van het wezen heeft nagebootst. Het digitale insect wist al hoe hij zich als een vlieg moest gedragen, zonder training of aansporing. Dit daagt een centrale aanname van moderne kunstmatige intelligentie uit: dat intelligentie moet worden verworven. In het geval van de vlieg lijkt veel van zijn gedrag ingebouwd.

“De hersenen werden gescand met behulp van elektronenmicroscopie. Onze hoofdingenieur leidde een project om die hersenen te emuleren, en nu hebben we de geëmuleerde hersenen terug in een lichaam geplaatst, zodat ze door een virtuele wereld kunnen dwalen”, zegt Michael Andregg, CEO van Eon Systems.

De hersenen van een fruitvlieg bevatten ongeveer 140.000 neuronen – ongeveer vijf petrischaaltjes waard. De virtuele vlieg heeft 87 gewrichten en kan vrijwel alles wat een echte vlieg kan. Maar beseft het wel dat het in een simulatie leeft?

“De vlieg weet waarschijnlijk dat er iets mis is, omdat we de omgeving niet met hoge betrouwbaarheid simuleren”, zegt Andregg. “We kunnen geen heel specifieke smaak- en geuraanwijzingen geven – alleen dat iets zoet ruikt of bitter smaakt, maar er zijn geen complexe aroma’s.”

Hersenemulatie, zo suggereert Andregg, zou mensen uiteindelijk “kunnen laten floreren in een wereld van superintelligentie. Ons doel is om de emulatie en het berekende brein en lichaam niet te onderscheiden te laten voelen van het natuurlijke biochemische lichaam en de hersenen”, vervolgt hij. “Als het anders voelt, hebben we iets verkeerd gedaan.”

Maar we zijn nog ver verwijderd van de beoogde toekomst van het uploaden van jezelf naar het internet Ontwikkelaars of The Lawnmower Man, vooral omdat in dit geval eerst de hersenen van de vlieg uit het lichaam moesten worden verwijderd. “Het scannen van het lichaam was te moeilijk”, zegt Andregg, waardoor de wachtlijst voor vrijwilligers die de technologie willen uitproberen waarschijnlijk zal afnemen.

Chong gelooft ondertussen dat biologisch computergebruik dingen kan bereiken waar traditioneel computergebruik mee worstelt. “Er bestaat zoiets als de paradox van Moravec, die algemeen bekend is in de robotica: wat mensen erg moeilijk vinden, vinden computers gemakkelijk, en wat computers moeilijk vinden, vinden mensen gemakkelijk”, zegt hij.

‘Abstract redeneren, wiskunde en taal zijn relatief recent in evolutionaire termen, wat gedeeltelijk de reden is waarom computers er goed in zijn. Maar motorische controle en probabilistische beslissingen zijn dingen die we hebben geërfd door miljoenen jaren evolutie. Robots kunnen heel goed zijn in het oplossen van wiskundige problemen, maar we proberen nog steeds robots te bouwen die goed kunnen lopen.” Biologische systemen zoals de fruitvliegsimulatie, zegt hij, zouden uiteindelijk robots, drones en andere machines kunnen aandrijven die door de rommelige onvoorspelbaarheid van de echte wereld moeten navigeren.

Voorlopig is de eerste biologische computer van de mensheid bezig met wat mensen altijd hebben gedaan met nieuwe technologie: games spelen. En ergens in Silicon Valley leeft een fruitvlieg zijn tweede leven in een computer, zich er totaal niet van bewust dat hij in de insectenmatrix leeft.