为了推动科技的发展，人类提出了几种下一代计算机的方案。除了这个传统的计算机，现在大家知道比较火的是这个量子计算机，今年量子计算机的概念也是得到了广泛的研究和报道。相比之下，生物计算机的研究则相对较少引起公众关注。
最近，瑞士初创公司FinalSpark推出了Neuroplatform，这是一种利用湿件计算和类器官智能进行“生物处理”的先锋方法。该平台首次允许研究人员通过在线远程平台对生物神经元进行实验。Neuroplatform项目利用16个人类脑类器官开发了所谓的世界上第一个活体处理器，也称为生物处理器。
生物处理器作为一项全新的具有颠覆性的技术，正在引领一场科技革命。生物处理器是一种利用生物分子（如DNA、RNA、蛋白质等）或活体细胞进行信息处理和计算的系统。生物处理器的核心原理在于利用生物分子在特定条件下的行为和反应，从而实现数据的处理和计算。
生物处理器的独特优势在于它们利用生物分子的天然反应特性，能够在低能耗的条件下进行高效计算，这使得它在能耗敏感的应用场景中具有极大的优势。同时，具有高度并行处理能力，生物处理器可以同时处理大量数据，这一点在生物分子的特性中体现得尤为明显。例如，DNA计算机可以并行处理数百万个计算任务，这是传统电子处理器难以达到的。
例如，最近科技领域业内都在追赶AI，芯片厂商正在依靠增大功率保持性能提升的节奏，功耗也随之增大，大模型的能耗问题值得令人重视。像训练一个像 GPT-3 这样的大型语言模型（LLM）大约需要 10GWh—— 大约是欧洲公民平均一年使用的能源的 6000倍。那么强性能附加低功耗的特点可能会是生物处理器的潜在优势。
FinalSpark推出的Neuroplatform据称是世界上第一个提供在线访问体外生物神经元的平台。这种生物处理器的功耗据称比传统数字处理器低一百万倍。FinalSpark表示，Neuroplatform不仅能够学习和处理信息，而且由于其极低的功耗，可以显著减少计算对环境的影响。如果这项技术能够成功部署，未来的能源消耗将大幅减少。
在最近发表在《Frontiers in Artificial Intelligence》的论文中，FinalSpark 介绍了他们所开发的一个硬件和软件系统，它允许在较大规模上进行电生理实验。
附上论文链接：
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frai.2024.1376042/full
这篇论文介绍了一种用于湿件计算研究的开放且远程可访问的神经平台（Neuroplatform）。Neuroplatform 的生物计算机基于可以被分类为湿件（Wetware）的架构：这是硬件、软件和生物学的混合。该平台提供的主要创新是通过使用四个多电极阵列（MEAs），其中包含活组织 —— 类器官，它们是大脑组织的 3D 细胞团块。
该平台利用活体神经元进行计算，与传统人工神经网络不同，它需要全新的方法来更新和调节神经网络。平台结合硬件和软件系统，支持电生理实验，能够监测和刺激神经类器官，提供自动化的微流控系统以维持稳定的环境条件。过去三年，平台已使用超过1000个脑类器官，收集了超过18TB的数据，并通过API支持远程研究和实验。
这些关键的架构设计特征由MEA的微流体生命维持系统和监控摄像头提供支持。此外，软件堆栈也发挥着重要作用，它允许研究人员输入数据变量，并读取和解释处理器的输出。
通俗来说，利用活体神经元进行计算是指使用真实的神经元细胞来执行计算任务，而不是依赖传统的硅基芯片。这种计算方法通过监测和刺激神经元的电活动，使神经元之间的自然连接和突触行为发挥作用，从而进行信息处理。这种生物计算模式模仿了大脑的工作原理，提供了一个更接近自然神经网络的计算模型。通过这种方法，可以实现更加灵活和复杂的计算任务，特别是在神经科学和生物医学领域。
这里用一幅图解说明了如何利用活体神经元进行计算：
• 活体神经元（Living Neurons）：在培养皿中培养的神经元细胞。
• 电极（Electrodes）：连接到神经元上，用于监测和刺激神经元的电活动。
• 信号处理单元（Signal Processing Unit）：处理从神经元接收到的电信号。
• 计算机接口（Computer Interface）：连接信号处理单元和计算机，用于数据传输和处理。
• 输出（Output）：计算结果返回到神经元，形成一个闭环系统。
整个计算过程，首先神经元的电活动通过电极被监测，其次信号传送到信号处理单元进行处理，再者处理后的信号通过计算机接口传输到计算机，最终计算结果通过电极返回到神经元。
目前，FinalSpark 已向九个机构提供了对其远程计算平台的访问权限，以帮助推动生物加工的研究和开发。通过这些机构的合作，它希望创造世界上第一个活体处理器。此外，已经有三十多家大学对访问 Neuroplatform 感兴趣。为了访问 Neuroplatform，教育机构需要为每个用户订阅 500 美元/月。
尽管生物处理器的研究仍处于初期阶段，但其潜在应用前景已经吸引了大量关注，尤其是近几年大模型的热潮，能耗问题也是迫在眉急。随着技术的不断进步，生物处理器有望在不久的将来实现更多实际应用，推动各个领域的创新发展。
