Ilmuwan Ciptakan Otak Mini untuk Komputer
- Analytics Insight
Jakarta – Dalam upaya untuk meningkatkan daya komputasi kecerdasan buatan (AI), para peneliti telah menggabungkan pembelajaran mesin yang sudah ada dengan model 3D otak mini manusia yang canggih yang terbuat dari berbagai jenis jaringan otak yang ditumbuhkan di laboratorium.
Dilansir VIVA Tekno dari Live Science, Kamis, 14 Desember 2023, Model miniatur otak ini, yang dikenal sebagai organoid otak atau "minibrains", telah ada dalam berbagai bentuk sejak tahun 2013. Namun, model-model ini belum pernah dimanfaatkan sebagai cara untuk meningkatkan AI.
Kecerdasan buatan (artificial intelligence/AI).
- Dok. Istimewa
Penelitian Terbaru
Penelitian baru ini menggunakan perangkat keras komputasi yang lebih tradisional untuk memasukkan data listrik ke dalam organoid dan kemudian menguraikan aktivitas organoid untuk menghasilkan output, sehingga organoid hanya berfungsi sebagai "lapisan tengah" dari proses komputasi.
Meskipun metode ini masih jauh dari meniru struktur otak yang sebenarnya atau cara kerjanya, metode ini dapat menjadi langkah awal untuk menciptakan biokomputer, yang akan meminjam trik-trik dari biologi untuk membuatnya lebih kuat dan hemat energi daripada komputer tradisional.
Hal ini juga dapat memberikan lebih banyak wawasan tentang bagaimana otak manusia beroperasi dan bagaimana otak manusia dipengaruhi oleh kondisi neurodegeneratif, seperti penyakit Alzheimer dan Parkinson.
Untuk studi baru, yang diterbitkan di jurnal Nature Electronics, para peneliti menggunakan teknik yang disebut komputasi reservoir; dalam konteks ini, organoid berfungsi sebagai "reservoir". Dalam sistem seperti itu, reservoir menyimpan informasi dan bereaksi terhadap informasi yang dimasukkan.
Sebuah algoritme belajar untuk mengenali perubahan yang dipicu dalam reservoir oleh input yang berbeda dan kemudian menerjemahkan perubahan ini sebagai output.
Dengan menggunakan kerangka kerja ini, para peneliti memasang organoid otak ke dalam sistem ini dengan memasoknya dengan input listrik yang dikirim melalui elektroda.
"Pada dasarnya, kita dapat menyandikan informasi - seperti gambar atau informasi audio - ke dalam pola temporal-spasial stimulasi listrik," kata salah satu penulis studi, Feng Guo, seorang profesor teknik sistem cerdas di Indiana University Bloomington.
Teknologi kecerdasan buatan meniru cara kerja otak manusia.
- vstory
Dengan kata lain, organoid merespons secara berbeda tergantung pada waktu dan distribusi spasial listrik dari elektroda. Algoritme belajar menafsirkan respons listrik organoid terhadap rangsangan tersebut.
Meskipun organoid otak jauh lebih sederhana daripada otak yang sebenarnya - organoid pada dasarnya adalah sebuah bola kecil dari sel-sel otak - organoid memiliki kemampuan untuk beradaptasi dan berubah sebagai respons terhadap rangsangan.
Respons dari berbagai jenis sel otak, sel pada tahap perkembangan yang berbeda, dan struktur seperti otak dalam organoid memberikan analog kasar dengan cara otak kita berubah sebagai respons terhadap sinyal listrik. Perubahan-perubahan dalam otak tersebut mendorong kemampuan kita untuk belajar.
Dengan menggunakan perangkat keras yang tidak biasa ini, para peneliti melatih algoritma hibrida mereka untuk menyelesaikan dua jenis tugas: satu yang berkaitan dengan pengenalan suara dan satu lagi dengan matematika.
Pada tugas pertama, komputer menunjukkan akurasi sekitar 78 persen dalam mengenali suara vokal bahasa Jepang dari ratusan sampel audio. Dan itu cukup akurat dalam menyelesaikan tugas matematika, tetapi sedikit lebih rendah daripada jenis pembelajaran mesin tradisional.
Pertama Kali Organoid Otak Digunakan
Ilustrasi kecerdasan buatan.
- www.pixabay.com/geralt
Penelitian ini menandai pertama kalinya organoid otak digunakan dengan AI, tetapi penelitian sebelumnya telah menggunakan jenis jaringan saraf yang ditanam di laboratorium dengan cara yang sama.
Sebagai contoh, para ilmuwan telah menjalin jaringan otak dengan suatu bentuk pembelajaran penguatan, suatu jenis pembelajaran mesin yang mungkin memiliki lebih banyak kesamaan dengan cara manusia dan hewan lain belajar daripada komputasi reservoir.
Penelitian di masa depan dapat mencoba menggabungkan organoid otak dengan pembelajaran penguatan, kata Lena Smirnova, asisten profesor kesehatan lingkungan dan teknik di Johns Hopkins University yang ikut menulis komentar tentang studi baru ini.
Salah satu keuntungan menciptakan biokomputer adalah efisiensi energi, karena otak kita menggunakan energi yang jauh lebih sedikit daripada sistem komputasi canggih saat ini. Namun, Smirnova mengatakan bahwa mungkin butuh waktu beberapa dekade sebelum teknologi seperti ini dapat digunakan untuk menciptakan biokomputer yang dapat digunakan secara umum.
Meskipun organoid belum mendekati replikasi otak manusia seutuhnya, Smirnova berharap teknologi ini akan memberikan para ilmuwan pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana otak bekerja, termasuk pada penyakit seperti Alzheimer.
Mereplikasi struktur otak (dengan organoid) dan fungsi (dengan komputasi) dapat memungkinkan para peneliti untuk lebih memahami bagaimana struktur otak terkait dengan pembelajaran dan kognisi, misalnya.
Seperti organoid pada umumnya, sistem komputasi ini diharapkan dapat membantu menggantikan pengujian obat pada hewan, tambah Smirnova, yang menimbulkan masalah etika dan tidak selalu memberikan hasil yang berguna karena hewan sangat berbeda dengan manusia.
Memasukkan organoid yang berasal dari jaringan otak manusia ke dalam pengujian obat dapat membantu menutup kesenjangan tersebut.
