Nach der KI kommt die „lebende Intelligenz“ – Gehirnzellen-Chip spielt 'Doom' und zeigt die Zukunft

Nach der KI kommt die „lebende Intelligenz“ – Gehirnzellen-Chip spielt 'Doom' und zeigt die Zukunft

Die Ära, in der Gehirnzellen 'Doom' spielen – Die nächste Möglichkeit für KI, gezeigt durch einen "lebenden Computer"

Menschliche Gehirnzellen spielen ein Spiel auf einem Siliziumchip.
Das mag wie der Anfang eines billigen Science-Fiction-Films klingen, aber die Forschung des australischen Biotech-Unternehmens Cortical Labs zieht diese Grenze in die Realität.

Das Forschungsteam des Unternehmens hat menschliche Gehirnzellen, die im Labor kultiviert wurden, in einen Silizium-Computerchip eingebaut und das klassische Shooter-Spiel 'Doom' aus dem Jahr 1993 spielen lassen. Die kultivierten Zellen bestehen aus etwa 200.000 Neuronen, die aus Stammzellen hergestellt wurden und sich auf einem speziellen Chip ausbreiten, Informationen aus der Spielwelt über Elektroden empfangen und als neuronale Aktivität reagieren.

Natürlich handelt es sich hier nicht um "Spielen" im Sinne eines menschlichen Spielers, der eine Tastatur oder Maus bedient. Der Zellhaufen hat weder Augen noch Hände und beurteilt die Situation nicht anhand des Bildschirms. Die Forscher wandeln Informationen wie das Erscheinen eines Gegners, die Annäherung an eine Wand oder die Notwendigkeit der Bewegung in elektrische Stimulationsmuster um, die die Neuronen verstehen können. Die Feuerungsmuster der Neuronen werden dann gelesen und in Spielbefehle wie Bewegung, Richtungsänderung und Schießen umgewandelt.

Mit anderen Worten, ein "Übersetzer für elektrische Signale" verbindet das digitale virtuelle Universum mit lebenden Nervenzellen.

Cortical Labs nennt dieses Gerät "CL1". CL1 ist ein System, das das Unternehmen als "biologischen Computer, auf dem Code ausgeführt werden kann" bezeichnet. Es hält die Neuronen in einer nährstoffreichen Flüssigkeitsumgebung und sendet und empfängt elektrische Signale über einen Siliziumchip. Die Neuronen auf dem Chip werden nicht nur stimuliert, sondern befinden sich in einer geschlossenen Umgebung, in der das Ergebnis ihrer Reaktion den nächsten Stimulus beeinflusst. Einfach ausgedrückt, wenn die Neuronen eine Reaktion zeigen, wird dieses Ergebnis in die Spielwelt reflektiert und kehrt als neuer Stimulus zurück.

Diese Struktur, bei der "die Welt sich verändert, wenn man reagiert", bildet die Grundlage für das Lernen.

Cortical Labs erregte bereits zuvor Aufmerksamkeit, als sie kultivierten Gehirnzellen das einfache Spiel 'Pong' beibrachten. 'Pong' ist ein sehr einfaches Spiel, bei dem man einen Ball mit einem Paddle zurückschlägt. Im Vergleich dazu ist 'Doom' weitaus komplexer. Man muss sich durch einen 3D-Raum bewegen, Gegner erkennen, die Richtung ändern, angreifen und Wände oder Hindernisse vermeiden. Auch wenn das Spiel als Klassiker gilt, ist es für die Neuronen in der Kulturschale eine ziemlich herausfordernde Welt.

In der Tat waren die ersten Gehirnzellen-Spieler ziemlich unbeholfen. Die Forscher von Cortical Labs erklären, dass sie sich in der Anfangsphase wie Anfänger verhielten, die zum ersten Mal ein Spiel spielen, gegen Wände stießen, auf Wände schossen oder sich ohne Grund umdrehten. Dennoch begannen sie allmählich, die Gegner häufiger und genauer zu treffen.

Diese Beschreibung könnte den Eindruck erwecken, dass ein kleines Bewusstsein das Spiel erlernt. Doch Vorsicht ist hier geboten. Das Experiment zeigt nicht, dass die kultivierten Neuronen "bewusst" sind oder "das Spiel genießen". Es zeigt, dass das neuronale Netzwerk in der Lage ist, sich in Echtzeit an externe Reize anzupassen und Reaktionsmuster zu bilden, die einem bestimmten Ziel entsprechen.

Dennoch ist dieser Schritt bedeutend, denn eines der grundlegenden Probleme, mit denen aktuelle KI und Computer konfrontiert sind, ist die "Energieeffizienz". Große KI-Modelle benötigen enorme Rechenressourcen und Energie. Im Gegensatz dazu bewältigt das menschliche Gehirn mit etwa 20 Watt erstaunliche Aufgaben wie Erkennung, Bewegung, Gedächtnis, Vorhersage und Kreativität. Cortical Labs strebt nicht an, die aktuelle KI einfach zu ersetzen, sondern die niedrige Energieverbrauchseffizienz, Flexibilität und Anpassungsfähigkeit biologischer neuronaler Netzwerke auf das Computing anzuwenden.

Dieser Ansatz ist mehr als nur eine ausgefallene Demonstration. Das Forschungsteam nennt als zukünftige Anwendungen die Arzneimittelentwicklung, Krankheitsmodelle, personalisierte Medizin, Robotik und Echtzeit-Lernaufgaben ähnlich dem maschinellen Lernen. Wenn man beispielsweise beobachten könnte, wie ein Medikament die neuronale Aktivität beeinflusst, indem man die Reaktion lebender menschlicher Neuronen untersucht, könnte man Gehirnerkrankungen und die Wirksamkeit von Medikamenten aus einem anderen Blickwinkel als bei Tierversuchen untersuchen.

Auch die Anwendung auf die Robotersteuerung ist denkbar. Während digitale KI aus großen Datenmengen Muster lernt, könnten biologische Netzwerke die Fähigkeit besitzen, sich schnell an wenige Reize anzupassen. Wenn es gelingt, diese Eigenschaft effektiv zu lesen und zu schreiben, könnte sie als Teil eines flexiblen und energieeffizienten Steuerungssystems genutzt werden.

Allerdings gibt es viele Herausforderungen. Die Zellen, die derzeit in CL1 eingesetzt werden, haben eine begrenzte Lebensdauer. Laut einem Artikel auf Phys.org beträgt die Lebensdauer der Zellen etwa sechs Monate. Auch die stabile Erzielung gleicher Ergebnisse ist noch schwierig. Bei einem Siliziumchip kann man im Allgemeinen erwarten, dass derselbe Code unter denselben Bedingungen dieselben Ergebnisse liefert. Lebende Zellen hingegen ändern ihr Verhalten je nach Individuum, Wachstumszustand, Umgebung und Zeitverlauf. Die Nutzung von Lebewesen als Rechenressource bedeutet auch, "Schwankungen" und "Unvorhersehbarkeit" zu akzeptieren.

Darin liegt die Faszination und Schwierigkeit des Biocomputing.

Auch in den sozialen Medien hat diese Nachricht starke Reaktionen hervorgerufen. Auf X gab es erstaunte Beiträge über die Tatsache, dass 200.000 Gehirnzellen auf einem Siliziumchip 'Doom' spielen, mit Kommentaren wie "zu wild" und "wirklich wie in der Science-Fiction". KI- und Tech-Poster konzentrierten sich auf den Mechanismus, bei dem Neuronen elektrische Stimulationen empfangen und Feuerungsmuster in Spielbefehle umwandeln, und sahen darin "ein Experiment mit neuronalen Schnittstellen, nicht nur ein Doom-Gag".

Auf Reddit waren die Reaktionen noch vielschichtiger. In der Technologie-Community wurde die Frage gestellt, ob dies 'Doom' "betreibt" oder "spielt". Das ist eine ziemlich grundlegende Frage. In der Internetkultur, die 'Doom' auf Spielkonsolen, Taschenrechner, Schwangerschaftstests und sogar Haushaltsgeräte portiert hat, ist "Doom läuft" als eine Art technischer Witz etabliert. In diesem Fall wurde das Spiel jedoch nicht einfach auf Hardware gestartet. Lebende Neuronen reagieren auf Eingaben, und diese Reaktionen werden als Spielsteuerung verwendet. Daher wurde die Grenze zwischen "laufen lassen" und "spielen" diskutiert.

Es gab auch viele Witze. Reaktionen wie "Vielleicht besser als meine eigenen Gehirnzellen", "Endlich ist der 'Fleischcomputer' da" und "Ein neuer Horror, der das Verständnis übersteigt" waren zu hören. Solche Witze tragen die Leichtigkeit des Internets, aber dahinter steckt auch eine gewisse Beunruhigung. Viele Menschen empfinden ein gewisses ethisches Unbehagen, wenn lebende, menschlich abgeleitete Zellen in Computer integriert werden, um Spiele oder Aufgaben zu erlernen.

 

Im Reddit-AMA wurden auch Fragen zu Bewusstsein und Ethik an die Forscher von Cortical Labs gestellt. Wenn Neurocomputer in Zukunft wie Server verwendet werden, gibt es dann keine ethischen Probleme? Haben die Zellen irgendeine subjektive Erfahrung? Wie weit ist es erlaubt, lebende Neuronen als Werkzeuge zu verwenden? Die Forscher erklärten, dass man sich derzeit nicht in der Phase befindet, große KI zu ersetzen, sondern vielmehr die Funktion der Neuronen und die Methoden der Schnittstelle zu lernen. Außerdem wurde darauf hingewiesen, dass neue Technologien oft beängstigend wirken, bis sie verstanden werden, und dass Transparenz und ethische Diskussionen wichtig sind.

Dieser Punkt wird in Zukunft immer wichtiger werden.

Denn Biocomputer haben eine andere gesellschaftliche Bedeutung als "leistungsstarke Halbleiter" oder "neue KI-Chips". Nur wenige Menschen empfinden ein ethisches Unbehagen, wenn die Leistung von GPUs steigt. Aber wenn menschlich abgeleitete Nervenzellen lernen, reagieren und mit ihrer Umgebung interagieren, ändert sich die Situation. Selbst wenn kein Bewusstsein vorhanden ist, sehen die Menschen darin etwas "Lebendiges". Vor allem, wenn sie im Spiel Gegner anvisieren, schießen und lernen, hat das nicht nur wissenschaftliche, sondern auch kulturelle Auswirkungen.

Die Wahl von 'Doom' ist ebenfalls symbolisch. 'Doom' ist nicht nur ein Spiel, sondern ein Meme in der Computerkultur. Die Versuche, 'Doom' auf alten PCs, Taschenrechnern, Smartwatches, Druckern und Geldautomaten zum Laufen zu bringen, waren ein Ausdruck des Spielgeists und der Fähigkeiten von Technikern. Mit der Hinzufügung der "lebenden Gehirnzellen" als ultimativ seltsame Plattform verbreitete sich die Nachricht über den Rahmen eines wissenschaftlichen Artikels hinaus.

Es ist jedoch gefährlich, die Forschung als "Gehirnzellen haben wie Menschen gedacht und das Spiel gemeistert" zu übertreiben. Der Kern des Experiments liegt darin, die Beziehung zwischen elektrischer Stimulation und neuronaler Aktivität herzustellen und die Veränderung der Reaktionen in einer geschlossenen Umgebung zu beobachten. Die Neuronen verstehen nicht die Bedeutung des Spiels. Sie "sehen" die Gegner nicht. Innerhalb der von den Forschern entworfenen Signalumwandlung werden die Feuerungsmuster als Verhalten interpretiert.

Dennoch bleibt die Forschung auch unter Berücksichtigung dieses Unterschieds äußerst spannend.

Denn man kann beobachten, wie die grundlegende Einheit des Lebens, die Zelle, mit einer externen digitalen Umgebung verbunden ist und sich daran anpasst. Dies ist weniger eine Frage der Zukunft der KI, sondern vielmehr eine grundlegende Frage, was Intelligenz ist, was Lernen ist und wie weit neuronale Netzwerke ihr Verhalten an die Umwelt anpassen können.

Die aktuelle KI erweitert ihre Fähigkeiten durch riesige Datensätze und enorme Rechenleistung. Gehirnzellen hingegen besitzen die Fähigkeit zur Selbstorganisation als Lebewesen. Es handelt sich nicht um einen einfachen Vergleich, welcher besser ist, sondern beide zeigen unterschiedliche Formen von Intelligenz. Silizium-KI ist schnell, reproduzierbar und leicht skalierbar. Biologische Netzwerke sind instabil und schwer zu handhaben, könnten aber mit wenig Energie adaptiv agieren.

In Zukunft könnten sich beide ergänzen. Große Berechnungen und Speicher könnten von herkömmlichen Halbleitern übernommen werden, während flexible Anpassungen und Echtzeit-Nervenreaktionen von biologischen Systemen übernommen werden. Oder in Bereichen wie der Arzneimittelentwicklung und der Krankheitsforschung, in denen die Reaktion menschlicher Nervenzellen selbst untersucht wird, könnten Geräte wie CL1 die Forschungsbasis bilden.

Natürlich ist die praktische Umsetzung noch weit entfernt. Derzeit ist das Können in 'Doom' nicht mit dem eines erfahrenen Spielers vergleichbar. Die Zellen sind kein stabiles Programm, sondern ein lebendes Experiment. Auch für die Erhaltung sind Fachwissen und eine geeignete Umgebung erforderlich. Darüber hinaus sind ethische Richtlinien, Vorschriften und gesellschaftliche Einigungen unerlässlich.

Dennoch hat diese Nachricht die Vorstellungskraft der Menschen stark angeregt, nicht nur weil "Gehirnzellen ein Spiel gespielt haben". Die Grenzen, die wir als selbstverständlich angesehen haben – zwischen Lebewesen und Maschinen, Gehirn und Computer, Lernen und Programmieren, Leben und Werkzeug – sind ein wenig ins Wanken geraten.

Die Neuronen auf der Kulturschale stoßen in der Welt von 'Doom' gegen Wände, ändern die Richtung und zielen auf Gegner. Es gibt kein menschliches Bewusstsein, aber ihre neuronale Aktivität beeinflusst tatsächlich die digitale Welt.

Das, was nach der KI kommt, könnte ein größeres Modell sein. Vielleicht ein schnellerer GPU. Aber gleichzeitig könnte es ein kleines neuronales Netzwerk sein, das in einer Nährlösung lebt.

Die Gehirnzellen, die 'Doom' spielen, stehen erst am Anfang der Zukunft.
Es ist unheimlich, komisch, ein wenig beängstigend und zweifellos faszinierend.


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