สตาร์ทอัพออสเตรเลีย ทดลองใช้ 'เซลล์สมองมนุษย์' ประมวลผลแทนชิปใน Data Center หวังช่วยลดพลังงาน AI

สตาร์ทอัปจากออสเตรเลียกำลังสร้างสิ่งที่อาจจะกลายเป็น ‘ศูนย์ข้อมูลทางชีวภาพ’ แห่งแรกๆ ของโลก โดยการทดลองนำเซลล์ประสาทของมนุษย์ที่เพาะเลี้ยงในห้องแล็บมาทำงานร่วมกับชิปคอมพิวเตอร์ เพื่อดูว่าเซลล์ที่มีชีวิตจะสามารถประมวลผลข้อมูลได้มีประสิทธิภาพและตอบโจทย์ได้ดีกว่าคอมพิวเตอร์แบบเดิมๆ หรือไม่

ทำไมเซลล์สมองมนุษย์ ถึงถูกมองว่าอาจแทนชิปได้

บริษัท Cortical Labs ซึ่งเป็นผู้อยู่เบื้องหลังโปรเจกต์นี้ ได้เปิดศูนย์ข้อมูลแห่งแรกในเมืองเมลเบิร์น และมีแผนจะขยายสาขาไปที่สิงคโปร์ แทนที่จะใช้ตู้เซิร์ฟเวอร์แบบเดิม ศูนย์แห่งนี้จะใช้ระบบที่ชื่อว่า CL1 ซึ่งเป็นการผสมผสานระหว่างชิปอิเล็กทรอนิกส์มาตรฐานเข้ากับเซลล์ประสาทมนุษย์กว่า 200,000 เซลล์ที่เพาะจากสเต็มเซลล์ เซลล์เหล่านี้จะถูกวางลงบนแผงไมโครอิเล็กโทรดที่ทำหน้าที่เป็นตัวกลางเชื่อมต่อระหว่างระบบชีววิทยาและระบบดิจิทัล คอยส่งกระแสไฟฟ้าไปกระตุ้นและบันทึกการทำงานของเซลล์แบบเรียลไทม์ พร้อมกับมีเครื่องยังชีพคอยให้อาหารและควบคุมอุณหภูมิให้เซลล์มีชีวิตอยู่ได้

ซึ่งหลักการสำคัญคือ เซลล์ประสาทของคนเราเป็นนักประมวลผลข้อมูลอยู่แล้ว มันสามารถส่งสัญญาณไฟฟ้าหากัน สร้างเส้นทางเชื่อมต่อใหม่ๆ และปรับเปลี่ยนตัวเองตามสิ่งที่เรียนรู้ ซึ่งต่างจากชิปซิลิคอนทั่วไปที่ทำได้แค่ทำตามคำสั่งที่ถูกเขียนไว้ตายตัว ก่อนหน้านี้ทีมวิจัยเคยทดลองให้เซลล์สมองในชิปหัดเล่นเกมอย่าง Pong และ Doom มาแล้ว โดยใช้ระบบให้รางวัลและบทลงโทษแบบง่ายๆ คือถ้าเซลล์ประมวลผลได้ถูกต้อง สภาพแวดล้อมจำลองจะเสถียรขึ้น แต่ถ้าทำผิดสัญญาณจะวุ่นวาย ซึ่งเซลล์ประสาทก็สามารถเรียนรู้ที่จะปรับตัวเพื่อให้ระบบกลับมาเสถียรได้จริงๆ ระบบการประมวลผลแบบนี้เรียกว่า Reservoir Computing ซึ่งเปลี่ยนข้อมูลที่รับเข้ามาให้เป็นรูปแบบที่ซับซ้อนและให้ซอฟต์แวร์ภายนอกไปแปลงค่าต่อ

เหตุผลที่วงการเทคโนโลยีเริ่มหันมาสนใจเรื่องนี้ เป็นเพราะการเติบโตอย่างก้าวกระโดดของ AI ซึ่งการเทรน AI ต้องใช้พลังงานไฟฟ้าและน้ำเพื่อระบายความร้อนในดาต้าเซ็นเตอร์มหาศาลมาก ในขณะที่สมองของมนุษย์ใช้พลังงานแค่ประมาณ 20 วัตต์ แต่กลับเก่งเรื่องการจดจำรูปแบบ เรียนรู้ และตัดสินใจภายใต้ข้อมูลที่ไม่ชัดเจนได้ดีมาก นักวิจัยเลยเชื่อว่าระบบที่ใช้เซลล์สมองน่าจะเข้ามาช่วยประมวลผลงานบางอย่างได้โดยใช้พลังงานน้อยกว่าชิปซิลิคอนอย่างเทียบไม่ติด

อย่างไรก็ตาม ระบบนี้ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นและมีข้อจำกัดอยู่มาก ดาต้าเซ็นเตอร์ของ Cortical Labs ตอนนี้ยังมีขนาดเล็กเท่าโต๊ะทดลอง ไม่สามารถเอาไปเทียบกับดาต้าเซ็นเตอร์ระดับโลกของ Amazon, Microsoft และ Google ได้เลย ชิปซิลิคอนก็ยังคงทำงานคำนวณและประมวลผลข้อมูลขนาดใหญ่ได้เร็วกว่ามาก 

ซึ่ง Steve Fuber นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ และวิศวกรฮาร์ดแวร์ ก็ให้ความเห็นว่าทุกวันนี้เรายังไม่เข้าใจหลักการทำงานของสมองมนุษย์อย่างถ่องแท้เลยด้วยซ้ำ จึงยังห่างไกลมากที่จะเอาระบบชีวภาพมาใช้งานทั่วไปแบบชิปคอมพิวเตอร์ที่เรามีอยู่

นอกจากนี้การใช้เซลล์สิ่งมีชีวิตยังมีความยุ่งยากกว่าทรานซิสเตอร์ทั่วไปมาก เพราะต้องคอยให้อาหาร ควบคุมสภาพแวดล้อม มีอายุขัยที่จำกัด และผลลัพธ์ที่ได้ก็อาจจะไม่แน่นอนเท่ากับคอมพิวเตอร์ แถมยังมีประเด็นเรื่องจริยธรรมที่หลายคนเริ่มกังวลว่า หากในอนาคตระบบนี้ซับซ้อนขึ้นเรื่อยๆ เซลล์ประสาทเหล่านี้จะมีความรู้สึกนึกคิดขึ้นมาหรือไม่ ซึ่งเป็นเรื่องที่ต้องมีการตั้งกฎเกณฑ์กันต่อไป

สรุป

โปรเจกต์ของ Cortical Labs ถือเป็นก้าวแรกที่พยายามนำคอมพิวเตอร์ชีวภาพออกจากห้องแล็บมาสู่การใช้งานจริง แม้ตอนนี้ระบบจะยังเปราะบาง ใช้งานยาก และไม่สามารถสู้กับชิปคอมพิวเตอร์ในตลาดได้ แต่มันก็เปิดมุมมองใหม่ให้วงการเทคโนโลยีเห็นว่า ในอนาคตเราอาจจะไม่ต้องพึ่งพาแค่การสร้างชิปซิลิคอนให้เร็วขึ้นเพียงอย่างเดียว แต่ความซับซ้อนและคาดเดาไม่ได้ของสิ่งมีชีวิต อาจจะเข้ามามีบทบาทสำคัญในการประมวลผลข้อมูลของเครื่องจักรยุคต่อไป

อ้างอิง: livescience