Hersenorganoïden en bioprocessors blijven zich ontwikkelen als innovatieve technologieën op het gebied van biocomputing. FinalSpark, een Zwitserse startup in Europa, heeft naar eigen zeggen de eerste bioprocessor ter wereld ontwikkeld die gebruik maakt van menselijke hersenorganoïden. Deze organoïden zijn geminiaturiseerde, vereenvoudigde versies van organen die in vitro zijn gekweekt uit stamcellen of weefselmonsters. Deze ontwikkeling vertegenwoordigt een belangrijke stap in de integratie van biologische structuren met traditionele computertechnologieën.
De bioprocessor, onderdeel van het “neuroplatform” van FinalSpark, kan op afstand toegang bieden tot 16 menselijke hersenorganoïden. Dit platform is momenteel uniek omdat het interactie met biologische neuronen mogelijk maakt in een gecontroleerde laboratoriumomgeving. Het bedrijf beweert dat deze bioprocessors in staat zijn informatie te leren en te verwerken, waardoor de manier waarop computertaken worden afgehandeld mogelijk verandert. Bovendien zijn ze zeer energiezuinig.
Zijn organoïden in het menselijk brein de toekomst van computers? De bioprocessor van FinalSpark leidt tot discussie
Een van de meest opvallende beweringen over de bioprocessor ontwikkeld door Laatste vonk is de energie-efficiëntie. Het bedrijf beweert dat zijn bioprocessor een miljoen keer minder energie verbruikt dan conventionele digitale processors. Om dit in perspectief te plaatsen: voor het trainen van een geavanceerd AI-model als GPT-3 is ongeveer 10 GWh aan energie nodig – ongeveer 6000 keer het jaarlijkse energieverbruik van een gemiddeld Europees huishouden.
Daarentegen zou de drastisch lagere energiebehoefte van de bioprocessor kunnen leiden tot duurzamere computerpraktijken, vooral op data-intensieve gebieden zoals kunstmatige intelligentie. Deze dramatische vermindering van het energieverbruik is niet alleen een technische prestatie, maar ook een zegen voor het milieu. Naarmate digitale technologieën en datacenters zich blijven uitbreiden, is hun impact op het milieu een kritieke zorg geworden. Door de stroomvereisten aanzienlijk te verlagen, zouden bioprocessors zoals die ontwikkeld door FinalSpark een aantal van deze milieuproblemen kunnen helpen verzachten.
De technologie achter het Neuroplatform is gebaseerd op een architectuur genaamd ‘wetware’. Dit is een combinatie van biologie, software en hardware. Het systeem maakt gebruik van vier multi-elektrode-arrays (MEA’s) om organoïden, 3D-massa’s van cellen afgeleid van hersenweefsel, te huisvesten. Elke MEA herbergt vier organoïden, wat in totaal 16 verschillende organoïdeverwerkingsprocessen oplevert.
De complexe structuur die is gebouwd, ondersteunt de unieke mogelijkheden van bioprocessors. Door de communicatie tussen zenuwcellen na te bootsen, kunnen organoïden complexe taken uitvoeren, zoals leren, geheugen en informatieverwerking. Dit maakt bioprocessors flexibeler en adaptiever dan conventionele processors. De langetermijneffecten van deze nieuwe technologie zijn echter nog niet volledig begrepen. Vragen als in hoeverre bioprocessors de complexiteit van het menselijk brein kunnen nabootsen en op welke gebieden ze effectiever zullen zijn, worden nog steeds onderzocht.
Ethische overwegingen: navigeren door nieuwe gebieden
Het gebruik van organoïden in het menselijk brein in computers opent ook een complex veld van ethische overwegingen. Hoewel deze organoïden geen bewustzijn bezitten, zijn ze afgeleid van menselijke cellen en bootsen ze sommige functies van het menselijk brein na. Dit roept vragen op over de morele implicaties van het gebruik ervan in onderzoek en technologie. De ethische debatten die waarschijnlijk uit deze technologie zullen voortkomen, zullen zich richten op de mate waarin menselijk biologisch materiaal kan worden gebruikt in niet-medische toepassingen. Bovendien moeten de inkoop van cellen voor deze organoïden, de betrokken toestemmingsprocessen en de potentiële langetermijneffecten van het gebruik ervan zorgvuldig worden overwogen. Naarmate deze technologie zich verder ontwikkelt, zal het voor regelgevende instanties, onderzoekers en het publiek van cruciaal belang zijn om deel te nemen aan discussies over de ethische kaders die de ontwikkeling en het gebruik van bioprocessors moeten sturen.
Schaalbaarheid en toegankelijkheid
Hoewel het potentieel van bioprocessors enorm is, zijn er praktische uitdagingen op het gebied van schaalbaarheid en toegankelijkheid die moeten worden aangepakt. Het platform van FinalSpark ondersteunt momenteel een beperkt aantal organoïden en is tegen een flinke vergoeding toegankelijk voor een selecte groep instellingen. Hoewel het neuroplatform een cloudachtige ervaring biedt, weten de onderzoekers nog niet hoe de verwerkingskracht van 16 organoïden over meerdere processen kan worden gedeeld. Tot nu toe hebben slechts negen instellingen toegang gekregen tot het externe computerplatform, en FinalSpark brengt voor elke gebruiker een maandelijks abonnementsbedrag van 500pcm (een soort cryptocurrency) in rekening.
Dit vormt een van de grootste obstakels voor het wijdverbreide gebruik van bioprocessors. Dit roept vragen op over de democratisering van dergelijke technologie en de beschikbaarheid ervan voor een bredere wetenschappelijke gemeenschap. De schaalbaarheid van bioprocessors omvat niet alleen het technische vermogen om grotere aantallen organoïden te produceren en te onderhouden, maar ook de infrastructuur die nodig is om wijdverbreide toegang tot deze technologie te ondersteunen. Naarmate het vakgebied zich ontwikkelt, zullen strategieën moeten worden ontwikkeld om ervoor te zorgen dat deze innovatieve instrumenten een breder scala aan onderzoekers en praktijkmensen ten goede kunnen komen, zonder buitensporige kosten of logistieke barrières.
De ontwikkeling van bioprocessors die gebruik maken van menselijke hersenorganoïden door FinalSpark markeert een opmerkelijke vooruitgang in de integratie van biologie met computertechnologie. Hoewel het potentieel voor een lager energieverbruik en verbeterde rekenmogelijkheden aanzienlijk is, brengt deze technologie ook complexe ethische en praktische uitdagingen met zich mee. Naarmate we verder komen, zal het van essentieel belang zijn om deze kwesties alomvattend aan te pakken, en ervoor te zorgen dat de voordelen van bioprocessors op verantwoorde en rechtvaardige wijze worden gerealiseerd.
Uitgelichte afbeeldingscredits: Laatste vonk
Source: Hersenorganoïden en bioprocessors: een nieuwe benadering van computergebruik