科技日報記者 張佳欣

盡管人工智能（AI）領域已經取得了顯著突破，展現出了前所未有的智能水平，但它們仍然依賴于20世紀50年代奠定計算基礎的硅基硬件。假如人們能夠擺脫傳統束縛，創造出由生物材料構成的計算機，那將會是怎樣的一番景象？

面對AI領域數據存儲與耗能激增的雙重挑戰，一些來自學術界和商業界的研究人員未雨綢繆，將目光投向生物計算這一新興領域。這種方法利用合成生物學，如實驗室培育的微型細胞簇（稱為類器官），來創建計算機架構。

人腦類器官取代硅基計算

瑞士公司FinalSpark是生物計算的先行者之一。今年5月，該公司推出了“神經平臺”（Neuroplatform）。這是世界上第一個生物處理器，由16個人腦類器官組成。該公司將這種“活體計算機”定位為硅基計算機的替代品。

據《前沿》雜志發表的一篇文章介紹，“神經平臺”的耗電量是傳統數字處理器的百萬分之一，展現了驚人的能效比。

《科學美國人》雜志近日刊文深入剖析了“神經平臺”的運作機制。該平臺采用了一系列處理單元，每個單元包含4個直徑為0.5毫米的球形腦類器官。每個類器官都與8個電極相連，這些電極對類器官內的神經元進行電刺激，并將類器官連接到傳統計算機網絡。神經元選擇性地暴露在神經遞質多巴胺中，以模仿人類大腦的自然獎賞系統。

FinalSpark公司表示，這種雙重設置，即多巴胺獎賞和電刺激，會訓練類器官的神經元，促使它們形成新的路徑和連接，這與人類大腦的學習方式非常相似。如果這項技術進一步完善，最終可讓類器官模仿硅基AI，充當與CPU（中央處理器）和GPU（圖形處理器）功能類似的處理單元。

細胞計算能對環境作出反應

要讓類器官計算能與硅基計算大規模競爭仍存在難點。首先，沒有標準化的制造系統；其次，活體大腦會死亡。比如，FinalSpark的類器官平均只能存活100天，但與原型僅維持數小時相比，這已是相當大的進步。FinalSpark聯合創始人弗雷德·喬丹表示，“神經平臺”已優化了其類器官內部制作流程，該設施目前擁有2000—3000個類器官。

FinalSpark并非唯一一家尋求硅基計算有機替代品的公司，而類腦器官也并非唯一的發展方向。

“生物計算有多種形式。”西班牙國家生物技術中心研究員安赫爾-戈尼-莫雷諾說。戈尼-莫雷諾研究的是細胞計算，即利用經過改造的活細胞來創建能復制內存、邏輯門的系統。

目前，戈尼-莫雷諾團隊正在尋找生物計算勝過硅基計算的任務或領域。他認為，由于細胞計算機能對其環境條件作出反應，因此它們可促進生物修復，有利于受損生態系統的恢復。

“這是傳統計算機無法涉足的領域。”戈尼-莫雷諾說，“你不能只是把一臺計算機扔進湖里，然后讓它告訴你環境的狀態?！比欢慌_淹沒在水下的細胞計算機卻能隨著細胞對化學和其他刺激的響應，對環境條件進行細致入微的“解讀”。

菌絲體實現神經形態電路

與此同時，英國西英格蘭大學安德魯·阿達馬茨基團隊一直在研究真菌計算的可能性。2023年3月，其團隊已成功打造了一款以蘑菇為材料的原型計算機。在真菌計算機中，菌絲體可充當導體和電子元件（蘑菇只是真菌的子實體）。它們可接收和發送電信號，并保存記憶。

阿達馬茨基表示，菌絲體或菌絲網絡表現出與神經元類似的尖峰電勢。他希望利用這些電學特性創建一個類似大腦的真菌計算系統，該系統“可能具備學習、存儲計算、模式識別等多種功能”。

“與基于類腦器官的計算相比，真菌計算具有多項優勢?！卑⑦_馬茨基說，“特別是在倫理簡單性、培養便捷性、環境適應性、成本效益以及與現有技術的集成方面?！?/p>

不過，所有這些生物計算方法及相關倫理問題仍在探索中。盡管目前尚無證據表明，實驗室已創造出有意識的微型大腦，但關于人腦類器官是否會獲得意識的生物倫理爭論還將持續。