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基本信息：

Title:Building computers out of brain cells

發(fā)表時(shí)間：2025.11.13

Journal:Nature

影響因子：48.5

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引言

想象一下，在日內(nèi)瓦湖畔的一間實(shí)驗(yàn)室里，桌上并排擺著一排小培養(yǎng)皿：每個(gè)里頭都是一團(tuán)只有沙粒大小的人類腦細(xì)胞，它們安靜地躺在電極陣列上，卻能接收遠(yuǎn)程指令、發(fā)出電脈沖“回復(fù)”，全球科研團(tuán)隊(duì)可以在線“租用”這些腦細(xì)胞來(lái)做計(jì)算任務(wù)——這不是科幻電影，而是現(xiàn)在正在興起的濕件計(jì)算（wetware computing）或生物計(jì)算機(jī)（biocomputer）。

為什么科學(xué)家要費(fèi)這么大勁“折騰”腦細(xì)胞？一個(gè)關(guān)鍵原因是能耗。當(dāng)今最強(qiáng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)需要巨大的電力和散熱設(shè)施，而我們的人腦只靠不足 20 瓦的功率，卻能完成相當(dāng)于每秒 101? 級(jí)別運(yùn)算的復(fù)雜信息處理。對(duì)于習(xí)慣抱怨手機(jī)電量不夠、數(shù)據(jù)中心能耗直線上升的現(xiàn)代人來(lái)說(shuō)，“像大腦一樣算得快、又幾乎不費(fèi)電”的計(jì)算系統(tǒng)，顯然極具誘惑。

傳統(tǒng)路線是類腦計(jì)算（neuromorphic computing）：在硅基芯片上模仿神經(jīng)元的“充電—放電”模式，同時(shí)優(yōu)化連接方式。但這畢竟還是“假腦”。文章介紹的另一條更激進(jìn)的路徑，是直接回到生物本身——用誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（induced pluripotent stem cells, iPS cells）培養(yǎng)出人腦類器官（brain organoids）或二維神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，讓活體神經(jīng)元來(lái)充當(dāng)計(jì)算單元，再用電子接口把它們“接入”計(jì)算機(jī)世界。

作者順著這一思路，從幾家關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)室和公司的工作講起：英國(guó)布里斯托大學(xué)團(tuán)隊(duì)利用人腦類器官“識(shí)別”盲文（Braille）；瑞士公司 FinalSpark 把類器官做成可遠(yuǎn)程租用的“濕件服務(wù)器”；澳大利亞 Cortical Labs 則讓培養(yǎng)皿中的神經(jīng)元學(xué)會(huì)玩經(jīng)典小游戲 Pong，并進(jìn)一步商品化為生物電腦設(shè)備。文章在敘述這些炫目的演示后，又轉(zhuǎn)向潑冷水的一面：不少神經(jīng)科學(xué)家對(duì)其“算力”持懷疑態(tài)度，更擔(dān)憂“瓶中大腦（brain-in-a-jar）”的科幻想象會(huì)引發(fā)關(guān)于“感知（sentience）和意識(shí)”的倫理恐慌，從而連累整個(gè)神經(jīng)類器官研究領(lǐng)域。

因此，這篇特稿真正想回答的，不只是“人腦細(xì)胞能不能當(dāng)電腦用”，而是：在 AI 與量子計(jì)算（quantum computing）高歌猛進(jìn)的今天，生物計(jì)算機(jī)究竟處在科學(xué)探索、技術(shù)原型、商業(yè)炒作和倫理爭(zhēng)議的哪一個(gè)交叉點(diǎn)，我們應(yīng)如何在想象力與審慎之間找到平衡。

核心發(fā)現(xiàn)

濕件計(jì)算的雛形：腦類器官可以完成簡(jiǎn)單模式識(shí)別

文章重點(diǎn)介紹了 Ward-Cherrier 團(tuán)隊(duì)的工作：他們利用約 1 萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元組成的人腦類器官，通過(guò)機(jī)器人觸覺(jué)傳感器讀取盲文，將每個(gè)字母轉(zhuǎn)成獨(dú)特的電刺激圖案，經(jīng) 8 個(gè)電極輸入類器官，再用機(jī)器學(xué)習(xí)分析其放電模式。結(jié)果顯示，同一個(gè)類器官在識(shí)別同一字母時(shí)，輸出模式的一致率約為 61%，三枚類器官合并可達(dá) 83%，說(shuō)明這類系統(tǒng)已經(jīng)能在“輸入-處理-輸出”鏈條上完成基本的信息分類任務(wù)。第 1 頁(yè)封面插圖以中央芯片和放射狀神經(jīng)元的構(gòu)圖，形象呈現(xiàn)了這類“腦細(xì)胞＋芯片”的混合計(jì)算架構(gòu)。

如何讓腦細(xì)胞“學(xué)會(huì)”任務(wù)：閉環(huán)訓(xùn)練與獎(jiǎng)勵(lì)信號(hào)

要讓生物計(jì)算機(jī)處理更復(fù)雜任務(wù)，關(guān)鍵在于可塑性和學(xué)習(xí)能力。FinalSpark 計(jì)劃通過(guò)給類器官添加多巴胺（dopamine）等神經(jīng)遞質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)突觸強(qiáng)度，使特定反應(yīng)更易被重復(fù)。Cortical Labs 則采用“模式訓(xùn)練刺激（pattern training stimulation）”，在二維神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)上連接虛擬 Pong 游戲：當(dāng)神經(jīng)元放電導(dǎo)致?lián)醢鍝糁行∏驎r(shí)，給予有結(jié)構(gòu)的電刺激獎(jiǎng)勵(lì)；反之則給予混亂噪聲。隨著訓(xùn)練推進(jìn)，細(xì)胞逐漸傾向于產(chǎn)生能獲得“可預(yù)測(cè)反饋”的放電模式，相當(dāng)于學(xué)會(huì)了控制擋板。第 2 頁(yè)“Computing with cells”示意圖完整展示了這種輸入、反饋和輸出構(gòu)成的閉環(huán)學(xué)習(xí)系統(tǒng)。

從實(shí)驗(yàn)臺(tái)到商品：生物電腦與遠(yuǎn)程“腦細(xì)胞云服務(wù)”

文章梳理了濕件計(jì)算從學(xué)術(shù)走向產(chǎn)業(yè)的嘗試。FinalSpark 在瑞士維威建立類器官服務(wù)器，向全球研究者提供在線訪問(wèn)，學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)可免費(fèi)使用，企業(yè)則需支付每月約 5000 美元以獲得獨(dú)占使用權(quán)。Cortical Labs 更進(jìn)一步，開(kāi)發(fā)出模塊化的 CL1 生物計(jì)算機(jī)：每個(gè)模塊含最多約 1000 個(gè)神經(jīng)元，可串聯(lián)成更大網(wǎng)絡(luò)，壽命約 6 個(gè)月，并配套可編程接口，售價(jià)約 3.5 萬(wàn)美元，已向多家實(shí)驗(yàn)室發(fā)貨。第 2 頁(yè)示意圖下部的設(shè)備插畫(huà)展示了這一“生物電腦環(huán)境”：培養(yǎng)皿、控制系統(tǒng)與顯示屏相連，象征把活細(xì)胞正式納入工程化、可編程的計(jì)算平臺(tái)。

潛力與質(zhì)疑并存：算力夢(mèng)想、概念混亂和倫理風(fēng)險(xiǎn)

盡管支持者認(rèn)為生物計(jì)算機(jī)有望在能耗上超越傳統(tǒng) AI，甚至“有一天可以與量子計(jì)算競(jìng)爭(zhēng)”，但多位神經(jīng)科學(xué)家對(duì)當(dāng)前成果保持冷靜。Lancaster 提醒，過(guò)度使用“感知（sentience）”等詞描述簡(jiǎn)單的細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)，容易讓公眾誤以為這些系統(tǒng)擁有意識(shí)，從而推動(dòng)嚴(yán)苛監(jiān)管，反噬整個(gè)神經(jīng)類器官研究。她還指出，一項(xiàng)使用無(wú)神經(jīng)元水凝膠（hydrogel）系統(tǒng)“學(xué)會(huì)”玩 Pong 的研究，說(shuō)明在帶反饋的物質(zhì)系統(tǒng)中，表面上的“學(xué)習(xí)”可能只是物理噪聲與結(jié)構(gòu)響應(yīng)的結(jié)果。文章結(jié)尾以這類爭(zhēng)議收束全文，強(qiáng)調(diào)在期待“腦細(xì)胞超算”的同時(shí)，更需要概念清晰和倫理審慎。

歸納總結(jié)和點(diǎn)評(píng)

總體來(lái)看，這篇 Nature 特稿并不是為某一項(xiàng)“顛覆性實(shí)驗(yàn)”站臺(tái)，而是以新聞寫(xiě)作的方式，串起了腦類器官、生物計(jì)算機(jī)和類腦 AI 的最新嘗試，展示了一個(gè)剛剛成形但極具想象空間的跨學(xué)科領(lǐng)域：它同時(shí)依賴干細(xì)胞技術(shù)、神經(jīng)科學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)和工程學(xué)，也已經(jīng)吸引資本與創(chuàng)業(yè)公司入局。作者在紙面上既沒(méi)有壓抑“用人腦細(xì)胞造電腦”的震撼感，也沒(méi)有順勢(shì)渲染烏托邦，而是通過(guò)科學(xué)家之間的分歧、概念之爭(zhēng)和倫理?yè)?dān)憂，對(duì)濕件計(jì)算的“真實(shí)進(jìn)度條”進(jìn)行了相對(duì)冷靜的校準(zhǔn)。這種既敢想又肯潑冷水的寫(xiě)法，為公眾理解前沿科技提供了難得的尺度感，也為后續(xù)更嚴(yán)肅的科學(xué)和倫理討論打下了基礎(chǔ)。

AI 一句話銳評(píng)

在人腦與電腦之間搭起導(dǎo)線的，暫時(shí)還是培養(yǎng)皿里的微弱電信號(hào)，而不是科幻片里的“超級(jí)意識(shí)”。

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審核：PsyBrain 腦心前沿編輯部