Mungkin sulit untuk dibayangkan, namun sebuah perusahaan Swiss telah menemukan komputer yang terbuat dari sel otak manusia yang hidup, menggunakan neuron otak manusia untuk mengirim, menerima sinyal, dan memproses data. Organ mirip otak ini dapat bertahan selama 100 hari dan mengonsumsi energi 1 juta kali lebih sedikit dibandingkan prosesor tradisional, sehingga berpotensi memecahkan krisis energi yang disebabkan oleh ledakan model bahasa kecerdasan buatan. Nampaknya jaringan syaraf tiruan masih belum seefisien jaringan syaraf biologis.

Dalam beberapa tahun terakhir, dengan pesatnya perkembangan teknologi kecerdasan buatan (AI), para ilmuwan telah mencoba meniru otak manusia dengan membangun jaringan saraf tiruan untuk meningkatkan kemampuan komputasi. Namun, seiring dengan semakin kompleksnya jaringan saraf tiruan, energi yang dibutuhkan juga semakin meningkat. Diperkirakan pada tahun 2030, mereka akan mengkonsumsi 3.5% listrik global. Huang Renxun, pendiri NVIDIA, bahkan menyatakan bahwa AI akan membutuhkan energi yang setara dengan membakar 14 Bumi.

Para ilmuwan telah mencari cara untuk mengurangi konsumsi energi AI dan menemukan bahwa otak kita sudah memiliki solusi siap pakai: menggunakan sel otak manusia untuk membangun jaringan saraf tiruan. Lagi pula, pelatihan model bahasa seperti GPT-3 memerlukan energi 10 gigawatt-jam, sedangkan otak manusia hanya membutuhkan 0.3 kilowatt-jam per hari untuk memberi daya pada 86 miliar neuron yang bekerja 24 jam.

Terinspirasi oleh hal ini, sebuah perusahaan startup Swiss bernama FinalSpark menggunakan sel-sel otak hidup sebagai susunan komputasi, menghubungkannya ke komputer dan menciptakan metode baru yang menggabungkan biologi dan teknologi komputasi: platform komputer biologis sistem Neuroplatform. Sistem ini menggunakan energi yang jauh lebih sedikit dibandingkan komputer berbasis bit tradisional.

Platform komputer biologis FinalSpark menghubungkan 16 kelompok sel otak manusia yang dikembangkan di laboratorium, yang dikenal sebagai organoid, masing-masing ditempatkan dalam susunan dan dihubungkan dengan sistem eksternal melalui delapan elektroda. Sistem mikrofluida memasok organoid ini dengan air dan nutrisi untuk mempertahankan fungsi biologisnya. Pendekatan ini, yang dikenal sebagai komputasi perangkat basah, memanfaatkan kemampuan organoid yang dibudidayakan di laboratorium—sebuah teknologi yang muncul dalam beberapa tahun terakhir yang memungkinkan para ilmuwan mempelajari replika miniatur organ individu.

Sederhananya, sel-sel saraf ditempatkan dalam wadah kultur dan dipelihara menggunakan media pertumbuhan neuron, tumbuh menjadi bola otak (frontal organoids, FO) dengan diameter 2.5 milimeter. Ini kemudian ditempatkan ke dalam susunan multi-elektroda (MEA) yang terdiri dari delapan elektroda, yang dihubungkan ke sistem pengujian elektrofisiologi yang dapat diakses dari jarak jauh. Interaksi dan kontrol dikelola melalui antarmuka pengguna yang disesuaikan atau skrip Python.

Tapi bagaimana cara menghitungnya? Kuncinya terletak pada delapan elektroda di bawah setiap bola otak. Para ilmuwan menginduksi aktivitas neuron di dalam organoid dengan menerapkan rangsangan listrik dengan intensitas dan frekuensi yang bervariasi, memberi imbalan berupa dopamin, dan kemudian merekam sinyal listrik dari neuron. Sinyal-sinyal ini dikirim ke komputer untuk dianalisis dan diproses, mirip dengan pemrosesan data di jaringan saraf tiruan.

Platform komputer biologis FinalSpark menampilkan empat susunan multi-elektroda yang terhubung ke 16 organoid otak. Karena umur organoid ini terbatas, yang dapat bertahan hingga 100 hari dalam kondisi optimal, para ilmuwan telah membiakkan dan mengganti lebih dari 1,000 organoid otak selama tiga tahun terakhir, dan mengumpulkan lebih dari 18 TB data.

Tentu saja, FinalSpark bukanlah tim pertama yang mencoba menghubungkan probe ke sistem biologis. Pada tahun 2023, para peneliti di Amerika Serikat mengembangkan bioprosesor yang menghubungkan perangkat keras komputer dengan organoid otak dan mengajarkannya untuk mengenali pola bicara.

Saat ini, platform komputer biologis FinalSpark terutama digunakan untuk tujuan penelitian dan tersedia gratis untuk kelompok akademik eksternal. Empat proyek telah mencapai hasil yang signifikan dengan menggunakan platform ini. Namun, FinalSpark berencana memperluas kemampuan platform untuk menangani protokol eksperimental komputasi perangkat basah yang lebih luas, seperti pengujian dengan menyuntikkan molekul dan obat ke dalam organoid. Hal ini menyiratkan bahwa potensi penerapan teknologi ini melampaui metode komputasi yang lebih hemat energi dan juga dapat memajukan penelitian organoid.

Biokomputer yang terbuat dari jaringan otak manusia menunjukkan keunggulan tertentu yang melekat pada desain alami, khususnya dalam hal efisiensi energi. Penelitian ini tidak hanya menantang pemahaman tradisional kita tentang komputasi dan kecerdasan buatan tetapi juga membuka kemungkinan baru bagi integrasi biologi dan teknologi. Terlepas dari pertimbangan etis (penelitian ini menggunakan lini sel yang tersedia secara komersial, sehingga tidak diperlukan persetujuan etis), potensi keuntungan teknologi biokomputer ini dalam efisiensi energi dan kapasitas komputasi tidak dapat disangkal. Penelitian di masa depan akan mengungkap lebih banyak penerapan teknologi ini, yang mungkin memainkan peran penting dalam mengatasi krisis energi global.

Saya rasa komputer jenis ini mungkin lebih rumit daripada yang terlihat. Hal ini berpotensi memungkinkan integrasi yang lebih dekat, bahkan mulus, antara otak manusia dan komputer, menciptakan tipe baru manusia biohibrid canggih, sehingga meninggalkan manusia yang tidak dimodifikasi jauh di belakang. Apakah evolusi manusia telah mencapai persimpangan kritis? Apa yang akan terjadi di masa depan tidak diketahui, dan mereka yang mengetahuinya mungkin tidak lagi dianggap manusia.

Penelitian ini dipublikasikan pada 2 Mei di jurnal Frontiers in Artificial Intelligence.