Trong một phòng thí nghiệm ở thị trấn Vevey thơ mộng của Thụy Sĩ, một nhà khoa học đang cho những cụm tế bào não người siêu nhỏ ăn dung dịch giàu dưỡng chất để giúp chúng sống sót.
Điều này rất quan trọng, vì những “bộ não tí hon” này đang đóng vai trò như các bộ xử lý máy tính sơ khai — và khác với laptop của bạn, một khi chúng “chết”, sẽ không thể khởi động lại được.
Lĩnh vực nghiên cứu mới này, gọi là tính toán sinh học (biocomputing hay wetware), nhằm khai thác sức mạnh tính toán tinh vi mà quá trình tiến hóa đã ban cho bộ não con người — dù đến nay nó vẫn còn nhiều điều bí ẩn.
Trong chuyến tham quan phòng thí nghiệm của startup Thụy Sĩ FinalSpark, đồng sáng lập Fred Jordan nói với AFP rằng ông tin các bộ xử lý dùng tế bào não người một ngày nào đó sẽ thay thế chip silicon đang cung cấp sức mạnh cho làn sóng trí tuệ nhân tạo (AI) hiện nay.
Các siêu máy tính làm nền cho những công cụ AI như ChatGPT hiện sử dụng chip bán dẫn silicon để mô phỏng neuron và mạng lưới thần kinh của bộ não.
Thế thì, “thay vì cố bắt chước, tại sao ta không dùng chính hàng thật?”, Jordan nói.
Ngoài những ưu điểm khác, biocomputing còn có thể giúp giải quyết nhu cầu năng lượng khổng lồ của AI — thứ đã đe dọa mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính và khiến một số tập đoàn công nghệ phải tính đến năng lượng hạt nhân.
“Neuron sinh học tiết kiệm năng lượng gấp một triệu lần so với neuron nhân tạo,” Jordan cho biết. Chúng cũng có thể được nhân bản vô hạn trong phòng thí nghiệm, khác với chip AI đang khan hiếm mà các hãng như Nvidia sản xuất.
Tuy vậy, hiện tại sức mạnh tính toán của “wetware” vẫn còn cách rất xa so với phần cứng đang vận hành thế giới.
Một câu hỏi khác vẫn còn treo lơ lửng: Liệu những “bộ não tí hon” này có thể trở nên có ý thức hay không?
Để tạo ra “bộ xử lý sinh học”, FinalSpark trước tiên mua các tế bào gốc — vốn là các tế bào da người hiến tặng ẩn danh — có khả năng biến thành bất kỳ loại tế bào nào trong cơ thể. Các nhà khoa học sau đó biến chúng thành neuron, rồi tập hợp lại thành những cụm có đường kính chỉ vài milimét, gọi là organoid não. Organoid là các cấu trúc mô vi mô 3D, được nuôi cấy từ tế bào gốc, mô phỏng cấu trúc và chức năng của các cơ quan thật trong cơ thể người.
“Chúng có kích thước cỡ bộ não của ấu trùng ruồi giấm,” Jordan cho biết.
Trong phòng thí nghiệm, các điện cực được gắn vào organoid để “nghe trộm” hoạt động bên trong của chúng, theo lời ông giải thích.
Các nhà khoa học cũng có thể kích thích chúng bằng dòng điện nhẹ; việc chúng có phản ứng hay không sẽ tương ứng với “1” và “0” trong máy tính truyền thống.
Hiện có khoảng 10 trường đại học trên thế giới đang tiến hành thí nghiệm với các organoid của FinalSpark — thậm chí trang web của công ty còn có kênh trực tiếp hiển thị neuron đang hoạt động.
Tại Đại học Bristol (Anh), nhà nghiên cứu Benjamin Ward-Cherrier đã dùng một organoid làm “bộ não” cho robot đơn giản có thể phân biệt được các ký tự nổi Braille khác nhau.
Ông nói với AFP rằng thách thức lớn là mã hóa dữ liệu sao cho organoid hiểu được, rồi lại phải giải mã phản hồi mà tế bào não “phát ra”.
“So với khi làm việc với robot thì chuyện này phức tạp hơn nhiều,” Ward-Cherrier cười nói. “Hơn nữa, đây là tế bào sống — mà đã là sinh vật sống thì tất nhiên có thể chết.”
Thực tế, ông đang thực hiện dở một thí nghiệm thì organoid chết, buộc nhóm phải làm lại từ đầu. Theo FinalSpark, mỗi organoid có thể sống tới sáu tháng.
Tại Đại học Johns Hopkins (Mỹ), nhà nghiên cứu Lena Smirnova đang dùng organoid tương tự để nghiên cứu các bệnh lý thần kinh như tự kỷ và Alzheimer, nhằm tìm ra hướng điều trị mới. Bà cho biết hiện nay biocomputing vẫn là ý tưởng “trên mây”, khác với ứng dụng dễ tiếp cận hơn trong nghiên cứu y sinh — nhưng điều này có thể thay đổi mạnh mẽ trong 20 năm tới.
Tất cả các nhà khoa học mà AFP phỏng vấn đều bác bỏ ý tưởng cho rằng những cụm tế bào nhỏ bé này trong đĩa nghiệm có thể phát triển ý thức.
Jordan thừa nhận “đây là ranh giới của triết học,” và đó là lý do FinalSpark hợp tác với các chuyên gia đạo đức học.
Ông cũng nhấn mạnh rằng các organoid này — vốn không có thụ thể cảm giác đau — chỉ chứa khoảng 10.000 neuron, so với 100 tỷ neuron trong não người. Dẫu vậy, nhiều điều về bộ não con người — bao gồm cả cách nó tạo ra ý thức — vẫn còn là điều bí ẩn.
Chính vì thế, Ward-Cherrier hy vọng biocomputing, ngoài vai trò tính toán, cuối cùng sẽ giúp hé mở thêm bí mật về cách bộ não hoạt động.
Trở lại phòng thí nghiệm, Jordan mở cánh cửa của một chiếc tủ lớn trông như tủ lạnh, bên trong là 16 organoid não nối với một hệ thống chằng chịt ống dẫn. Ngay lập tức, các đường tín hiệu trên màn hình bên cạnh nhảy vọt, cho thấy hoạt động thần kinh mạnh.
Các tế bào não này không hề có cách nào để “nhận biết” việc cánh cửa vừa được mở, và các nhà khoa học đã mất nhiều năm để cố lý giải hiện tượng này.
“Chúng tôi vẫn chưa hiểu tại sao chúng lại nhận biết được việc đó,” Jordan thú nhận.
Mười sáu organoid não được nối với các điện cực, nằm trong buồng ấp tại phòng thí nghiệm của startup Thụy Sĩ FinalSpark. Ảnh: AFP
