第305話:恐怖!會打電動的「奶油土司大腦」

更新於 發佈於 閱讀時間約 5 分鐘

對於全世界而言,2021年跟2020一樣,拜武漢肺炎之賜,都屬於多災多難的一年。在今天這個最後的上班日深夜,就來講個「恐怖科學新聞」吧…

用人類的細胞培養所得到的「類大腦器官」,把「腦漿」塗佈在插滿密密麻麻電極的晶片上,然後只要花5分鐘訓練它,這個「類大腦」就能學會打電動…

是不是很可怕?­

這就是「類大腦」的腦漿打電動的樣子。(來源:bioRxiv)

這就是「類大腦」的腦漿打電動的樣子。(來源:bioRxiv)

英國跟澳洲的跨國研究團隊,將人類誘導性多功能幹細胞(iPS cell)在試管中誘導分化成腦細胞,等長出一大沱腦細胞後,將這沱「培養腦漿」塗佈在一片有很多電極的晶片上,就好像在麵包上塗奶油一樣…(如果你明天的早餐剛好是這個,因為看了本文而難以下嚥的話,就抱歉了…當然我是故意的)

將這個晶片上半部的腦細胞定義為「感知細胞」,下半部為「運動細胞」(請見圖三),透過底下晶片的電極,連到電腦裡,電腦裡面有個「單人乒乓球」遊戲。這個遊戲很像電動玩具萌芽期的「ATARI」主機上的遊戲,也有點像是「打磚塊」,只是更簡單一些,它沒有「磚塊」要打,圖三右邊就是遊戲畫面(不過請把畫面逆時針旋轉90度,比較符合我們「打磚塊」的印象):下方(圖三右的左邊)有一根桿子代表球拍,然後有一顆代表球的白點,在畫面中進行直線運動,碰到牆壁就反彈,但是球到下方時,得要左右移動球拍,把球打回去,如果位置不對讓球碰到畫面下緣,就死掉了。

本研究示意圖,左為包含「感知」(上方)與「運動」(下方)兩大區塊的神經網路,右為乒乓遊戲的畫面(來源:bioRxiv)

本研究示意圖,左為包含「感知」(上方)與「運動」(下方)兩大區塊的神經網路,右為乒乓遊戲的畫面(來源:bioRxiv)

如何訓練這個「奶油土司大腦」呢?當球在畫面上移動時,電腦會透過電極傳訊號給上半部的「感知腦細胞」,球越靠近球拍時訊號越強,讓感知腦細胞的神經脈衝頻率越高;並且利用不同的訊號模式讓「奶油土司大腦」分辨球是在畫面的左邊跟右邊。球拍的移動則由下半部的「運動腦細胞」的活動來控制。一開始的訓練過程中,「奶油土司大腦」還不懂遊戲規則,球拍隨機移動的結果,運氣好時會剛好接到球,其他時候則漏接。正確接到球的時候,系統會發出一個特定模式的刺激回去給「感知腦細胞」,就像是玩「FINAL FANTASY VII」這類RPG遊戲,戰鬥勝利時會有「勝利歡呼姿勢」一樣。如果漏接的話,則是送出一組隨機雜訊給「感知腦細胞」。

FINAL FANTASY VII的「勝利儀式」,主角克勞德將大劍耍個幾圈背到背後,蒂法的動作不需說明,巴雷特沒人在乎。(來源:SQUARE ENIX)

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就這樣讓這個「奶油土司大腦」玩個5分鐘之後,它就抓到了遊戲的訣竅,會適當的移動球拍來打球了!

這個訓練的過程速度非常快,我們用人工智慧的程式,也可以讓電腦學會這個遊戲,不過需要的時間比訓練「奶油土司大腦」長很多,相對的,訓練好的人工智慧程式,可以玩得比「奶油土司大腦」更好就是了。可見人工智慧的「類神經網路」,跟真的用腦神經養出來的「真‧神經網路」相較的結果,可謂各勝擅場。

達爾手下的「栽培人」,雖然很醜,不過戰鬥力高達1200!(來源:鳥山明∕集英社)

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之前我們也報導過德國的團隊在培養皿中養出來的「類大腦」長出了眼睛,看來這種有點獵奇的研究會越來越多,「栽培人」出現的日子是不是快來了…

被栽培人自爆而死的「狼牙風風拳」亞姆,在悟空的朋友中屬於比較可悲的一個…(來源:鳥山明∕集英社)

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不過還好研究團隊是教它打電動,不是接上發聲晶片教它「叫爸爸」,不然真的會嚇死人…

這篇論文尚未經過同儕審查正式發表,目前公開於論文預印本的資料庫「bioRxiv」上(2021/12/03發佈)。

  • 超中二物理宅雜記
  • 話都給我說就好 其之305
  • 腦科學

MedicalXpress報導(2021/12/20):https://medicalxpress.com/news/2021-12-mass-human-brain-cells-petri.html

bioRxiv論文預印本(2021/12/03):https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.12.02.471005v2.full

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以中二魂介紹最新的科學與科技發展,幫你讀剛出爐的最新學術期刊論文,若宅味過重敬請原諒!
2023/01/03
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