's Werelds eerste datacenterrack met levende neuronen onthuld

Wat als een serverrack niet uit chips, maar uit levende menselijke neuronen bestaat? Dat is precies wat de National University of Singapore, datacenteroperator DayOne en het Australische Cortical Labs hebben gebouwd. Het prototype bevat menselijke neuronen die in een laboratorium uit stamcellen zijn gekweekt. Volgens de betrokken partijen kan deze vorm van biologische computing interessant zijn voor toepassingen in AI.

De levende neuronen groeien op de CL1, een chip van Cortical Labs met kleine elektroden. Die elektroden kunnen elektrische signalen naar de neuronen sturen en vervolgens de activiteit van de cellen uitlezen. In totaal bevat het prototype twintig van deze units.

Elke CL1 bevat ongeveer 800.000 neuronen. Het volledige rack komt daarmee uit op zo'n 16 miljoen levende neuronen. Dat is ongeveer evenveel als het geschatte aantal neuronen in het brein van een kikker. Ter vergelijking: het menselijk brein bevat naar schatting ongeveer 86 miljard neuronen.

Computer praat met levende cellen

De chips zijn gekoppeld aan een besturingssysteem van Cortical Labs waarmee onderzoekers met de neuronen kunnen communiceren. Via elektrische prikkels wordt informatie naar de cellen gestuurd. De reactie van de neuronen kan vervolgens worden uitgelezen en gebruikt om een taak uit te voeren of een bepaalde omgeving te simuleren.

Onderzoekers kunnen de neurale netwerken bovendien via een API aansturen en hun activiteit uitlezen. Daarmee moet het systeem zich gedragen als een soort biologische computer.

Er zit wel een belangrijke beperking aan het gebruik van levende cellen: ze gaan uiteindelijk dood. Het systeem van de CL1 voorziet de neuronen van de benodigde voedingsstoffen en andere omstandigheden om ze in leven te houden. Volgens Cortical Labs kunnen de neuronen ongeveer zes maanden functioneren. Daarna moeten ze worden vervangen.

Vooral interessant vanwege energieverbruik

De onderzoekers zien verschillende mogelijke voordelen van biologische neurale netwerken voor AI. Levende neuronen kunnen zich bijvoorbeeld aanpassen aan veranderende omstandigheden en leren door interactie met hun omgeving. Volgens Cortical Labs kunnen ze bovendien leren van relatief weinig informatie.

Maar een van de belangrijkste redenen om naar biologische computers te kijken is het energieverbruik. Het menselijk brein kan complexe informatie verwerken met relatief weinig energie. Ook gekweekte neurale netwerken zouden veel zuiniger kunnen zijn dan traditionele computers.

Cortical Labs stelt dat een CL1 ongeveer 25 watt verbruikt. Een compleet rack, inclusief het systeem dat de neuronen in leven houdt, zou ongeveer 800 tot 1000 watt gebruiken. Een traditioneel serverrack verbruikt al snel enkele kilowatts. Voor AI-systemen kan het verbruik nog veel hoger liggen: gespecialiseerde AI-racks kunnen meer dan 100 kilowatt gebruiken.

Nog geen bewijs dat het sneller is

Dat betekent echter niet dat het biologische rack nu al een alternatief is voor conventionele AI-servers. Het is nog onduidelijk hoeveel rekenwerk het systeem daadwerkelijk kan uitvoeren.

Er zijn vooralsnog geen benchmarks gepubliceerd waarmee de prestaties van het biologische rack kunnen worden vergeleken met die van reguliere servers of AI-systemen. Ook is niet duidelijk welke specifieke AI-taken het systeem efficiënter kan uitvoeren.

Voorlopig is het prototype daarom vooral een demonstratie van een nieuwe manier om biologische neurale netwerken als computer te gebruiken. De komende jaren moet blijken of levende neuronen daadwerkelijk een praktische en energiezuinige aanvulling kunnen worden op traditionele chips.