Ludzkie komórki mózgowe uczą się grać w Doom w eksperymencie Cortical Labs

Wyzwanie „Czy uruchomi Doom?" właśnie przekroczyło kolejną granicę.

Startup Cortical Labs z siedzibą w Melbourne w Australii z powodzeniem wytrenował skupiska żywych ludzkich komórek mózgowych do nawigacji w klasycznej grze wideo z 1993 roku.

W filmie opublikowanym w YouTube w zeszłym tygodniu naukowcy połączyli żywe ludzkie neurony z oprogramowaniem, które konwertuje rozgrywkę na sygnały elektryczne i tłumaczy aktywność neuronalną na sterowanie w grze, umożliwiając komórkom poruszanie się, reagowanie na wrogów i strzelanie z broni.

„W 2021 roku udało nam się uruchomić Ponga na neuronach. To był rodzaj pierwszego testu, aby sprawdzić, czy możemy mieć jakąś fajną grę, która przemówi do ludzi. Ale wtedy najczęstszą odpowiedzią, jaką otrzymaliśmy, było: czy uruchomi Doom?" – powiedział Decrypt Alon Loeffler, naukowiec ds. aplikacji w Cortical Labs.

Wewnątrz urządzenia CL1 firmy znajduje się około 200 000 żywych ludzkich neuronów hodowanych na macierzy wieloelektrodowej, co pozwala naukowcom stymulować komórki elektrycznie i interpretować ich odpowiedzi w czasie rzeczywistym.

Czy uruchomi Doom?

Przez dziesięciolecia Doom służył jako nieoficjalny punkt odniesienia dla inżynierów testujących nowe systemy.

Od czasu, gdy teksański deweloper gier wideo id Software publicznie udostępnił kod źródłowy gry w 1997 roku, programiści przenieśli ją na szeroki zakres nieoczekiwanych platform.

Strzelanka pojawiła się na nieoczekiwanych platformach, w tym bakteriach jelitowych i testach ciążowych, w sieciach blockchain, w plikach PDF, robotycznych kosiarkach do trawy i wyzwaniach CAPTCHA, które wymagają od graczy pokonania demonów, aby udowodnić, że są ludźmi.

Loeffler powiedział, że zespół początkowo polegał na improwizowanym kodzie obliczeniowym niskiego poziomu, aby systemy były funkcjonalne, ale ostatecznie zdecydował się zbudować platformę zaprojektowaną od podstaw, aby umożliwić naukowcom interakcję z neuronami za pomocą kontroli wysokiego poziomu przy użyciu prostych poleceń Python.

Gdy Cortical Labs zbudował platformę, rozwój przyspieszył.

„Współpracownikowi, Seanowi, który napisał dla nas kod Doom, zajęło to kilka dni zamiast 18 miesięcy" – powiedział Loeffler.

Uczenie neuronów gry

Neurony uczą się poprzez sygnały zwrotne, otrzymując małe nagrody, gdy prawidłowo celują we wroga, i większe nagrody, gdy z powodzeniem strzelają i eliminują cel, wzmacniając z czasem zachowania związane z tymi sygnałami.

Naukowcy z Cortical Labs następnie użyli sztucznej inteligencji, aby udoskonalić sposób kodowania informacji o grze w sygnały elektryczne wysyłane do neuronów.

„Komórki faktycznie uczą się danych wejściowych" – powiedział Loeffler. „Ale wtedy AI próbuje ulepszyć te dane wejściowe, aby spróbować sprawić, by komórki robiły to, czego chcemy".

Podczas gdy komórki wykazywały stałą poprawę podczas gry w Doom, Loeffler podkreślił, że neurony reagowały na sygnały wejściowe, a nie prawdziwie rozumiały grę.

„System właściwie nie wie, że gra w Doom" – powiedział. „Otrzymuje sygnały elektryczne, a następnie wypluwa odpowiedzi".

Loeffler powiedział, że praca z żywymi neuronami wymaga innego podejścia niż tradycyjne programowanie.

„To zupełnie inna zmiana w mentalności" – powiedział Loeffler. „Nie możesz po prostu mieć tego normalnego rodzaju systemu komputerowego, który programujesz. Musi to być zrobione z zupełnie nowym nastawieniem i zupełnie nowym sposobem patrzenia na rzeczy".

Gry, jak powiedział, służą jako publiczna demonstracja, podczas gdy naukowcy badają praktyczne zastosowania.

Pomimo używania neuronów pochodzenia ludzkiego, Loeffler powiedział, że system nie przypomina ludzkiego poznania.

„To, że są to ludzkie komórki, nie oznacza, że to człowiek na tej płytce" – powiedział. „Nie ma receptorów bólu. Nie ma struktur, które mogłyby pozwolić na funkcjonalność wyższego rzędu".

Pomimo tego, jak powiedział, naukowcy widzą dowody na zdolność adaptacji neuronalnej poza mózgiem.

„Wciąż widzimy zdolność adaptacji do środowiska. Wciąż widzimy uczenie się" – powiedział Loeffler. „Co pokazuje rodzaj wrodzonych zdolności neuronów do adaptacji".