คอมพิวเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยเซลล์สมองของมนุษย์อาจฟังดูเหมือนนิยายวิทยาศาสตร์ แต่ทีมนักวิจัยจากสหรัฐฯ เชื่อว่าคอมพิวเตอร์ดังกล่าว ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสาขาใหม่ที่เรียกว่า organoid intelligence อาจเข้ามาเป็นตัวกำหนดอนาคต
ออร์แกนอยด์ (Organoid) หากแปลตรงตัวก็คือ คล้ายอวัยวะ เป็นเนื้อเยื่อที่ได้จากการเพาะเลี้ยงในห้องทดลอง โครงสร้างสามมิติเหล่านี้ซึ่งส่วนใหญ่ได้มาจากสเต็มเซลล์ถูกนำมาใช้ในห้องทดลองมาแล้วเกือบ 2 ทศวรรษ ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถหลีกเลี่ยงการทดสอบการทดลองที่เป็นอันตรายกับมนุษย์หรือสัตว์ด้วยการใช้เนื้อเยื่อเพาะเลี้ยงสำหรับไต ปอด และอวัยวะอื่นๆ
จริงๆ แล้ว เนื้อเยื่อคล้ายสมอง (Brain organoids) ไม่เหมือนกับสมองของมนุษย์ แต่เซลล์เพาะเลี้ยงขนาดเท่าปลายปากกานี้ประกอบด้วยเซลล์ประสาทที่มีความสามารถในการทำงานเหมือนสมองที่ก่อให้เกิดการเชื่อมต่อมากมาย
นักวิทยาศาสตร์เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า ‘ความฉลาดในจาน’
โธมัส ฮาร์ทัง ศาสตราจารย์ด้านอนามัยสิ่งแวดล้อมและวิศวกรรมจาก Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health and Whiting School of Engineering ในเมืองบัลติมอร์ของสหรัฐฯ เริ่มเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อคล้ายสมองด้วยการปรับเปลี่ยนตัวอย่างผิวหนังของมนุษย์ในปี 2012
ฮาร์ทังและทีมมองถึงการนำพลังของเนื้อเยื่อคล้ายสมองมารวมกันเป็นฮาร์ดแวร์ชีวภาพที่ทรงพลังมากกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ โดย “ไบโอคอมพิวเตอร์” เหล่านี้จะใช้เครือข่ายเนื้อเยื่อคล้ายสมองเพื่อปฏิวัติการทดสอบโรคต่างๆ อาทิ อัลไซเมอร์ ด้วยการให้ข้อมูลเกี่ยวกับสมองของมนุษย์และเปลี่ยนแปลงอนาคตของคอมพิวเตอร์
แผนการดังกล่าวถูกตีพิมพ์เผยแพร่ในวารสาร Frontiers in Science เมื่อวันอังคารที่ผ่านมา (28 ก.พ.)
การทดสอบทัวริง (Turing test) ดังกล่าว ถูกพัฒนาขึ้นในปี 1950 โดย อลัน ทัวริง นักคณิตศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์คอมิวเตอร์ชาวอังกฤษ เพื่อประเมินว่าเครื่องจักรแสดงพฤติกรรมที่ชาญฉลาดคล้ายกับมนุษย์อย่างไร
แล้วความสามารถของคอมพิวเตอร์จะเทียบเท่าสมองมนุษย์ได้ไหม?
ซูเปอร์คอมพิวเตอร์สามารถคิดเลขจำนวนมากๆ ได้เร็วกว่ามนุษย์ ยกตัวอย่าง อัลฟาโกะ (AlphaGo: ปัญญาประดิษฐ์ที่เอาชนะเซียนโกะอันดับ 1 ของโลกได้ในปี 2017) ได้รับการฝึกฝนจากข้อมูลกว่า 160,000 เกม ขณะที่คนคนหนึ่งจะต้องเล่นโกะวันละ 5 ชั่วโมงเป็นเวลากว่า 175 ปีเพื่อให้ได้ประสบการณ์การเล่นเกมที่หลากหลายเหล่านี้
ในทางกลับกัน สมองของมนุษย์จะใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพมากกว่า เช่นเดียวกับการเรียนรู้และการตัดสินใจเชิงตรรกะที่ซับซ้อนได้ดีกว่า สิ่งพื้นฐานอย่างความสามารถในการแยกสัตว์ชนิดหนึ่งจากสัตว์อีกชนิดหนึ่งนั้นเป็นงานที่สมองมนุษย์ทำได้ง่ายๆ ซึ่งคอมพิวเตอร์ไม่สามารถทำได้
ฟรอนเทียร์ (Frontier) ซูเปอร์คอมพิวเตอร์มูลค่า 600 ล้านเหรียญสหรัฐที่ตั้งอยู่ในห้องทดลองแห่งชาติโอ๊คริดจ์ในรัฐเทนเนสซี หนักถึง 3,629 กิโลกรัม โดยแต่ละชั้นหนักเท่ากับรถกระบะปิกอัพขนาดมาตรฐาน 2 คัน ซึ่งฮาร์ทังเผยว่า ฟรอนเทียร์มีความสารถในการคิดคำนวณแซงหน้าสมองมนุษย์เมื่อเดือน มิ.ย. แต่กลับต้องใช้พลังงานมากกว่าเป็นล้านเท่า
“คอมพิวเตอร์สมัยใหม่ยังไม่เทียบไม่ได้กับสมอง” ฮาร์ทังเผย “สมองยังมีประสิทธิภาพในการเก็บข้อมูลอย่างน่าทึ่งราว 2,500 เทราไบต์ เราเจอกับขีดจำกัดทางกายภาพของซิลิคอนในคอมพิวเตอร์ เพราะเราไม่สามารถอัดวงจรทรานซิสเตอร์เข้าไปในชิปขนาดจิ๋วได้”
“นี่เป็นการเปิดโอกาสให้มีการวิจัยว่าสมองของมนุษย์ทำงานอย่างไร เพราะเราสามารถควบคุมระบบสมองซึ่งป็นสิ่งที่เรายังไม่สามารถทำได้กับสมองของมนุษย์ด้วยข้อจำกัดด้านจริยธรรม” ฮาร์ทังเผย
เนื้อเยื่อคล้ายสมองที่ทีมของฮาร์ทังกำลังใช้อยู่นี้ยังต้องการการพัฒนาเพิ่มเติมให้เป็น organoid intelligence แต่ละออร์แกนอยด์มีขนาดเท่ากับ 1 ใน 3 ล้านของขนาดของสมองมนุษย์ หรือเทียบเท่ากับหน่วยความจำ 800 เมกะไบต์
“พวกมันเล็กมาก แต่ละออร์แกนอยด์ประกอบด้วย 50,000 เซลล์ และสำหรับ organoid intelligence เราต้องเพิ่มตัวลขนี้ให้ได้ถึง 10 ล้าน” ฮาร์ทังกล่าว
นอกจากนี้ เนื้อเยื่อคล้ายสมองอาจช่วยเปิดหนทางใหม่ในการทำความเข้าใจความนึกคิดของมนุษย์ ลีนา สเมอร์โนวา ผู้ร่วมวิจัยจากมหาวิทยาลัยจอห์นฮอปกินส์เผยว่า “เราต้องการเปรียบเทียบเนื้อเยื่อคล้ายสมองจากคนปกติและจากผู้ป่วยออทิสซึม เครื่องมือที่เราพัฒนาไปสู่คอมพิวเตอร์ชีวภาพคือเครื่องมือเดียวกันที่จะช่วยให้เราเข้าใจการเปลี่ยนแปลงเครือข่ายระบบประสาทของผู้ป่วยออทิสซึม ดังนั้นเราจึงเข้าใจกลไกว่าเหตุใดผู้ป่วยจึงมีปัญหาเกี่ยวกับการรับรู้และเข้าใจและความบกพร่อง”
ออร์แกนอยด์ (Organoid) หากแปลตรงตัวก็คือ คล้ายอวัยวะ เป็นเนื้อเยื่อที่ได้จากการเพาะเลี้ยงในห้องทดลอง โครงสร้างสามมิติเหล่านี้ซึ่งส่วนใหญ่ได้มาจากสเต็มเซลล์ถูกนำมาใช้ในห้องทดลองมาแล้วเกือบ 2 ทศวรรษ ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถหลีกเลี่ยงการทดสอบการทดลองที่เป็นอันตรายกับมนุษย์หรือสัตว์ด้วยการใช้เนื้อเยื่อเพาะเลี้ยงสำหรับไต ปอด และอวัยวะอื่นๆ
จริงๆ แล้ว เนื้อเยื่อคล้ายสมอง (Brain organoids) ไม่เหมือนกับสมองของมนุษย์ แต่เซลล์เพาะเลี้ยงขนาดเท่าปลายปากกานี้ประกอบด้วยเซลล์ประสาทที่มีความสามารถในการทำงานเหมือนสมองที่ก่อให้เกิดการเชื่อมต่อมากมาย
นักวิทยาศาสตร์เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า ‘ความฉลาดในจาน’
โธมัส ฮาร์ทัง ศาสตราจารย์ด้านอนามัยสิ่งแวดล้อมและวิศวกรรมจาก Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health and Whiting School of Engineering ในเมืองบัลติมอร์ของสหรัฐฯ เริ่มเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อคล้ายสมองด้วยการปรับเปลี่ยนตัวอย่างผิวหนังของมนุษย์ในปี 2012
ฮาร์ทังและทีมมองถึงการนำพลังของเนื้อเยื่อคล้ายสมองมารวมกันเป็นฮาร์ดแวร์ชีวภาพที่ทรงพลังมากกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ โดย “ไบโอคอมพิวเตอร์” เหล่านี้จะใช้เครือข่ายเนื้อเยื่อคล้ายสมองเพื่อปฏิวัติการทดสอบโรคต่างๆ อาทิ อัลไซเมอร์ ด้วยการให้ข้อมูลเกี่ยวกับสมองของมนุษย์และเปลี่ยนแปลงอนาคตของคอมพิวเตอร์
แผนการดังกล่าวถูกตีพิมพ์เผยแพร่ในวารสาร Frontiers in Science เมื่อวันอังคารที่ผ่านมา (28 ก.พ.)
สมองมนุษย์ vs ปัญญาประดิษฐ์
แม้ว่าปัญญาประดิษฐ์จะได้รับแรงบันดาลใจมาจากกระบวนการคิดของมนุษย์ แต่เทคโนโลยีนี้ไม่สามารถเลียนแบบประสิทธิภาพทั้งหมดของสมอง ด้วยเหตุนี้จึงทำให้มนุษย์สามารถใช้มาตรการรักษาความปลอดภัยบนโลกออนไลน์ CAPTCHA ที่ใช้ทดสอบเพื่อให้ทราบว่าผู้ใช้เป็นมนุษย์จริงๆ ไม่ใช่โปรแกรมคอมพิวเตอร์อัตโนมัติการทดสอบทัวริง (Turing test) ดังกล่าว ถูกพัฒนาขึ้นในปี 1950 โดย อลัน ทัวริง นักคณิตศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์คอมิวเตอร์ชาวอังกฤษ เพื่อประเมินว่าเครื่องจักรแสดงพฤติกรรมที่ชาญฉลาดคล้ายกับมนุษย์อย่างไร
แล้วความสามารถของคอมพิวเตอร์จะเทียบเท่าสมองมนุษย์ได้ไหม?
ซูเปอร์คอมพิวเตอร์สามารถคิดเลขจำนวนมากๆ ได้เร็วกว่ามนุษย์ ยกตัวอย่าง อัลฟาโกะ (AlphaGo: ปัญญาประดิษฐ์ที่เอาชนะเซียนโกะอันดับ 1 ของโลกได้ในปี 2017) ได้รับการฝึกฝนจากข้อมูลกว่า 160,000 เกม ขณะที่คนคนหนึ่งจะต้องเล่นโกะวันละ 5 ชั่วโมงเป็นเวลากว่า 175 ปีเพื่อให้ได้ประสบการณ์การเล่นเกมที่หลากหลายเหล่านี้
ในทางกลับกัน สมองของมนุษย์จะใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพมากกว่า เช่นเดียวกับการเรียนรู้และการตัดสินใจเชิงตรรกะที่ซับซ้อนได้ดีกว่า สิ่งพื้นฐานอย่างความสามารถในการแยกสัตว์ชนิดหนึ่งจากสัตว์อีกชนิดหนึ่งนั้นเป็นงานที่สมองมนุษย์ทำได้ง่ายๆ ซึ่งคอมพิวเตอร์ไม่สามารถทำได้
ฟรอนเทียร์ (Frontier) ซูเปอร์คอมพิวเตอร์มูลค่า 600 ล้านเหรียญสหรัฐที่ตั้งอยู่ในห้องทดลองแห่งชาติโอ๊คริดจ์ในรัฐเทนเนสซี หนักถึง 3,629 กิโลกรัม โดยแต่ละชั้นหนักเท่ากับรถกระบะปิกอัพขนาดมาตรฐาน 2 คัน ซึ่งฮาร์ทังเผยว่า ฟรอนเทียร์มีความสารถในการคิดคำนวณแซงหน้าสมองมนุษย์เมื่อเดือน มิ.ย. แต่กลับต้องใช้พลังงานมากกว่าเป็นล้านเท่า
“คอมพิวเตอร์สมัยใหม่ยังไม่เทียบไม่ได้กับสมอง” ฮาร์ทังเผย “สมองยังมีประสิทธิภาพในการเก็บข้อมูลอย่างน่าทึ่งราว 2,500 เทราไบต์ เราเจอกับขีดจำกัดทางกายภาพของซิลิคอนในคอมพิวเตอร์ เพราะเราไม่สามารถอัดวงจรทรานซิสเตอร์เข้าไปในชิปขนาดจิ๋วได้”
คอมพิวเตอร์ชีวภาพทำงานอย่างไร?
จอห์น บี. เกอร์ดอน และชินยะ ยะมะนะกะ นักวิจัยด้านสเต็มเซลล์ได้รับรางวัลโนเบลเมื่อปี 2012 จากการพัฒนาเทคนิคที่สามารถสร้างเซลล์จากเนื้อยื่อที่พัฒนาเต็มที่แล้วอย่างผิวหนัง ซึ่งต่อมาทำให้นักวิทยาศาสตร์หลายคน รวมทั้งฮาร์ทังพัฒนาเนื้อเยื่อคล้ายสมองที่จำลองสมองและทดสอลและระบุยาต่างๆ ที่อาจเป็นอันตรายต่อสุขภาพของสมอง“นี่เป็นการเปิดโอกาสให้มีการวิจัยว่าสมองของมนุษย์ทำงานอย่างไร เพราะเราสามารถควบคุมระบบสมองซึ่งป็นสิ่งที่เรายังไม่สามารถทำได้กับสมองของมนุษย์ด้วยข้อจำกัดด้านจริยธรรม” ฮาร์ทังเผย
เนื้อเยื่อคล้ายสมองที่ทีมของฮาร์ทังกำลังใช้อยู่นี้ยังต้องการการพัฒนาเพิ่มเติมให้เป็น organoid intelligence แต่ละออร์แกนอยด์มีขนาดเท่ากับ 1 ใน 3 ล้านของขนาดของสมองมนุษย์ หรือเทียบเท่ากับหน่วยความจำ 800 เมกะไบต์
“พวกมันเล็กมาก แต่ละออร์แกนอยด์ประกอบด้วย 50,000 เซลล์ และสำหรับ organoid intelligence เราต้องเพิ่มตัวลขนี้ให้ได้ถึง 10 ล้าน” ฮาร์ทังกล่าว
ทำไมต้อง organoid intelligence
ประโยชน์ที่เห็นได้ชัดเจนและมากที่สุดของ organoid intelligence คือ ยาต่างๆ ของมนุษย์ เนื้อเยื่อคล้ายสมองอาจถูกพัฒนาจากตัวอย่างผิวหนังของผู้ป่วยที่เป็นโรคเกี่ยวกับระบบประสาท ซึ่งจะเปิดโอกาสให้นักวิทยาศาสตร์ทดสอบได้ว่ายาต่างๆ และปัจจัยอื่นๆ จะสงผลกระทบต่อระบบประสาทอย่างไรบ้างนอกจากนี้ เนื้อเยื่อคล้ายสมองอาจช่วยเปิดหนทางใหม่ในการทำความเข้าใจความนึกคิดของมนุษย์ ลีนา สเมอร์โนวา ผู้ร่วมวิจัยจากมหาวิทยาลัยจอห์นฮอปกินส์เผยว่า “เราต้องการเปรียบเทียบเนื้อเยื่อคล้ายสมองจากคนปกติและจากผู้ป่วยออทิสซึม เครื่องมือที่เราพัฒนาไปสู่คอมพิวเตอร์ชีวภาพคือเครื่องมือเดียวกันที่จะช่วยให้เราเข้าใจการเปลี่ยนแปลงเครือข่ายระบบประสาทของผู้ป่วยออทิสซึม ดังนั้นเราจึงเข้าใจกลไกว่าเหตุใดผู้ป่วยจึงมีปัญหาเกี่ยวกับการรับรู้และเข้าใจและความบกพร่อง”
