人脑计算机技术与Neuroplatform：未来计算的革命性进展

引言

想象一下，你在某个清晨醒来，准备开始一天的工作，而实际上你的大脑正作为一台生物计算机的核心，处理着大量复杂的信息。这并非科幻电影的情节，而是人脑计算机技术即将带来的现实。本文将深入探讨FinalSpark公司的Neuroplatform技术、人脑计算机的原理、优势以及面临的挑战，揭示这种革命性技术的未来发展方向。

人脑计算机技术背景

Neuroplatform的诞生

2024年五月，《前沿》（Frontiers）杂志发表了一篇题为「用于事件计算研究的开放式远程访问神经平台」的论文，介绍了Neuroplatform，这是一种耗电量比传统数字处理器低一百万倍的生物计算平台。紧接着，瑞士初创公司FinalSpark推出了首个可访问体外生物神经元的在线平台Neuroplatform，允许远程访问16个人脑类器官，标志着人脑计算机技术的重大突破。

FinalSpark公司及其技术

FinalSpark由弗雷德·乔丹和马丁·库特于2014年创立，专注于湿件计算和类器官智能。湿件计算指的是利用生物体内的神经元进行计算，而类器官智能则是通过3D培养的人脑细胞进行生物计算。这些技术的核心是培养并维持神经细胞在体外的存活和功能，最终将这些细胞用于计算机系统中。

人脑计算机的工作原理

神经细胞的培养

为了让神经干细胞健康快速地生长，科学家们需要为其准备理想的培养基，包括增强版的维生素和生长激素等。这些细胞在达到一定的生长密度后，会因接触抑制现象而抑制分化。科学家们使用StemPro™ Accutase溶液分离细胞，并将其放入培养基中，经过进一步培养，形成类脑器官。

微电极阵列（MEA）的应用

类脑器官形成后，需要捕捉并放大神经电信号。MEA系统中的微电极可以精准地插入或紧挨细胞膜，记录快速变化的神经活动。Neuroplatform系统使用多达四个MEA实时测量细胞活动，并通过模数转换器将模拟信号转化为二进制信号，实现信息处理。

人脑计算机的优势

低能耗

人脑计算机的一个显著优势是低能耗。人脑有860亿个神经元在运行，功率仅为20W，相当于一个灯泡。而训练一个像GPT-3这样的大语言模型需要消耗10 GWh的电量，相当于特斯拉Model S绕地球赤道跑一千圈的能量。

并行计算

传统计算机内部的电子传递信息靠的是固定的电路，效率较低。而生物神经网络则是一个复杂的并行系统，每个神经元都可以同时与多个下游神经元传递信号，实现大规模的并行计算，提高信息处理效率。

面临的挑战

脑细胞的生存问题

尽管Neuroplatform中的类脑器官已经能存活100天，但由于缺乏自然的血管系统，氧气和营养物质扩散到组织内部的能力有限，导致中心区域缺氧和营养不良。科学家们尝试通过3D打印微小血管网来解决这个问题，但仍面临工程量大和精细度要求高的挑战。

神经可塑性

神经元之间的连接强度可以改变，这种神经可塑性是实现复杂认知功能的关键。然而，在人工培养环境下，如何让“缸中之脑”获得实际体验，进行神经连接的精细调整，仍是一个未解的难题。

道德和伦理问题

如果类脑器官在培养过程中具备了某种意识，人类应如何对待这些“缸中之脑”？这涉及到深刻的伦理道德问题，需慎重对待和讨论。

未来展望

人脑计算机技术具有低能耗、高效率和自适应学习的优势，可能成为未来科技发展的重要方向。然而，技术和伦理挑战依然存在。随着研究的不断深入，未来的人脑计算机技术或许能够突破现有瓶颈，实现更加广泛和深远的应用。

结论

人脑计算机技术代表了计算领域的革命性进展。尽管目前仍面临诸多技术和伦理挑战，但其低能耗、高效率和并行计算的优势，使其在未来具有巨大的发展潜力。通过Neuroplatform这样的平台，我们或许正一步步接近实现真正的生物计算机，为人工智能的发展开辟新的道路。