Met project BayesBrain willen onderzoekers van de TU Eindhoven ’s werelds eerste computer met levende hersencellen bouwen.

Een AI-computer maken met hersencellen die samenwerken met microprocessoren op basis van silicium, dat is wat wetenschappers en ingenieurs van de TU Eindhoven voor ogen hebben. Zo’n brain-on-a-chip-apparaat zou veel minder stroom verbruiken dan de huidige computers doen.

De menselijke hersenen zijn namelijk uitzonderlijk goed in ingewikkelde berekeningen oplossen zonder dat ze daar veel energie voor nodig hebben. “Dit lage energieverbruik is niet te bereiken met de huidige computers. Om dit te realiseren, hebben we een paradigmawisseling nodig. Hybride computergebruik met hersencellen zou het antwoord kunnen zijn”, zegt Bert de Vries, die zich aan de TUE bezighoudt met computationele neurowetenschappen, signaalverwerking en machine learning.

Lees ook:

• Brain-on-a-chip steeds geavanceerder
• Wie begrijpt het brein nog?
• Vier technieken om het brein te resetten

Efficiënte cellen

Hersencellen (neuronen) gaan uiterst efficiënt te werk: ze besteden nooit energie aan het doorgeven van informatie aan hun buurcellen, tenzij dit echt nodig is. Om de nauwkeurigheid van een rekentaak te verbeteren bijvoorbeeld. Een conventioneel algoritme, daarentegen, geeft boodschappen hoe dan ook door, zelfs wanneer die de nauwkeurigheid van het resultaat niet verbeteren. En dat is niet al te best voor de efficiëntie.

Voordat er een computer met levende hersencellen op de markt komt, zijn we wel heel wat jaren verder. De onderzoekers moeten eerst een brain-on-a-chip ontwikkelen, waarop ze duizend hersencellen in leven moeten zien te houden. Slagen ze daarin, dan moeten de neuronen na zo’n drie weken een neuraal netwerkje vormen. Dat wil het team vervolgens koppelen aan het siliciumgedeelte van de computer.

Ambitieus en uitdagend

En dat zal nog een flinke uitdaging worden. Ten eerste omdat de zachte, organische hersencellen niet heel blij worden van harde, anorganische silicium componenten. Ten tweede, hoe laat je de neuronen communiceren met een siliciumchip? “De communicatie-interface is misschien wel het grootste probleem dat in dit project moet worden opgelost”, geeft Regina Luttge, die aan de TUE werkt aan brain-on-chips, toe. “Zonder deze interface kunnen de hersencellen de rekenlast niet verdelen.”

Maar zover is het dus nog lang niet. Eerst maar eens die hersencellen-op-een-chip levend houden. Toch is het ambitieuze project erg opwindend. Niet alleen zal er een hybride computer uit rollen die heel efficiënt berekening kan uitvoeren. Uiteindelijk zal het systeem ook neurowetenschappers meer inzicht geven in hoe de menselijke hersenen eigenlijk werkt. Iets dat we na eeuwen aan nieuwe inzichten over het brein nog steeds niet weten.

Meer hierover lees je in KIJK 4/2022.

Bronnen: TU Eindhoven, De Ingenieur

Beeld: Andriy Onufriyenko/Getty Images