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生物處理器 運算平台登場, 16個神經元成就高效率運算,但壽命超短?

位於瑞士的生物計算先鋒初創公司FinalSpark推出了線上平台,使全球研究人員能夠遠程進行體外生物神經元實驗。生物處理器由能夠學習和處理信息的活體神經元組成,能耗僅為傳統數字處理器的百萬分之一,有望減少計算機使用帶來的環境影響。

生物處理器 技術特點

Neuroplatform 平台依賴「Wetware」(濕軟體/濕件)架構,是硬體、軟體和生物學混合體,平台可遠距訪問 16 個「類腦器官」組織,但不是真正人腦。過去「類腦器官」實驗中,科學家會使用人類幹細胞,先分化成腦細胞,再培養成類似人腦結構的組織,軟體和生物技術相結合的體系。Neuroplatform 設計上,使用多電極陣列(MEA)來容納腦類器官,這些器官是由腦組織細胞團形成的三維結構。

  • 多電極陣列(MEA)
    • 每個MEA包含四個腦類器官
    • 每個器官由八個電極進行刺激和記錄
    • 數據通過數字模擬轉換器(Intan RHS 32控制器)進行傳輸,採樣頻率為30kHz,解析度為16位
    • 配備微流體生命支持系統和監控攝像頭,以維持最佳運行條件
  • 軟體堆棧
    • 允許研究人員輸入數據變量,並讀取和解釋處理器輸出
    • 遠程訪問和操作生物計算成為可能

能效與環境影響

生物計算的一個最大優勢是能耗極低。據估計,活體神經元的能量使用量比當前處理器少百萬倍。這意味著,在相似的運算速度和記憶體容量下,人腦僅需10-20瓦的能量,而當前最先進的數字計算機,可能需要達21兆瓦。

能耗數據

  • 訓練單個大型語言模型(如GPT-3)需約10GWh
  • 這相當於普通歐洲公民一年用電量的6000倍

生物處理器的成功部署有望大幅降低此類能耗,從而減少計算對環境的影響。

FinalSpark 研究與合作

FinalSpark 已向九家機構提供其遠程計算平台的訪問權限,以促進生物處理器的研究與發展。此外,已有三十多所大學對Neuroplatform的訪問表現出興趣。

  • 免費訪問權限:為推動生物處理器的研究與發展,FinalSpark向九家機構提供免費訪問權限。
  • 合作機構:已有三十多所大學對Neuroplatform表現出興趣。

生物處理器 壽命

儘管矽晶片的壽命可達數年甚至數十年,神經結構形成的生物處理器也具備較長的壽命,但僅適合進行為期數月的實驗。最初,MEA的壽命僅為數小時,但系統改進後,腦類器官的壽命目前可達約100天。

生物計算未來展望

FinalSpark通過其Neuroplatform,展示了生物計算在節能和環保方面的巨大潛力。隨著技術的不斷進步,生物處理器有望成為下一代計算機的重要組成部分,既推動技術進步,又有效減少二氧化碳排放。

資料來源:https://www.businesswire.com/news/home/20240515701469/en/FinalSpark-Launches-the-First-Remote-Research-Platform-Using-Human-Neurons-for-Biocomputing?_gl=117ejwj2_gaMTk0MDgzMDA4LjE3MTU2MDI3OTQ._ga_ZQWF70T3FK*MTcxNTc3MTYwMS42LjEuMTcxNTc3MTYxMi40OS4wLjA

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