Các nhà nghiên cứu tại Singapore vừa công bố một nguyên mẫu trung tâm dữ liệu mới, trong đó các tế bào thần kinh người sống được sử dụng để xử lý thông tin thay vì hoàn toàn phụ thuộc vào chip silicon.
Dự án được khởi xướng bởi Trường Y Yong Loo Lin thuộc Đại học Quốc gia Singapore (NUS Medicine). Để phát triển nguyên mẫu, trường hợp tác với nhà phát triển trung tâm dữ liệu DayOne và startup điện toán sinh học Cortical Labs.
Được thành lập tại Viện Khoa học Sự sống NUS, Trung tâm Dữ liệu Sinh học (Biological Data Centre) gồm 20 đơn vị điện toán sinh học CL1. CL1 được giới thiệu là máy tính sinh học thương mại đầu tiên trên thế giới có khả năng triển khai mã lệnh, sử dụng khoảng 800.000 tế bào não người được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm.
Rickie Patani, tiến sĩ, giáo sư Thần kinh học tại NUS Medicine, cho biết đây là giá máy chủ tích hợp sinh học được vận hành độc lập đầu tiên trên thế giới.
“Quan hệ hợp tác này đánh dấu một sự thay đổi thực sự trong cách chúng ta nhìn nhận về điện toán cũng như tiềm năng khoa học rộng lớn hơn của lĩnh vực này”, ông Patani nói.
Tế bào não bắt đầu xử lý thông tin
Các trung tâm dữ liệu truyền thống chủ yếu dựa vào bộ xử lý silicon và các CPU (bộ xử lý trung tâm) đa dụng. Chúng thường sử dụng hệ thống làm mát bằng không khí để vận hành các tác vụ như điện toán đám mây, lưu trữ website và cơ sở dữ liệu.
Trong khi đó, điện toán sinh học (biocomputing) sử dụng “wetware” – các hệ thống sinh học sống – để xử lý dữ liệu. Trong trường hợp này, đó là những tế bào thần kinh sống được phát triển từ tế bào gốc.
Các tế bào thần kinh được kết nối với phần cứng máy tính thông qua mảng vi điện cực (microelectrode array). Công nghệ này cho phép tín hiệu điện truyền qua lại giữa các tế bào sinh học và hệ thống kỹ thuật số.
Cách tiếp cận này mở ra hai hướng tiềm năng cùng lúc.
“Bằng cách nuôi cấy các tế bào thần kinh người sống từ tế bào gốc và kết hợp chúng với kỹ thuật nghiêm ngặt, chúng tôi không chỉ xây dựng một giải pháp thay thế silicon hiệu quả hơn, mà còn tạo ra một nền tảng giúp chúng ta hiểu quá trình học hỏi và thích nghi ngay từ nguồn gốc sinh học của chúng”, ông Patani nói.
Nhóm nghiên cứu trình diễn hệ thống vào ngày 6/8. Sự kiện cho thấy quá trình tích hợp các mảng vi điện cực cũng như hoạt động của mạng lưới thần kinh theo thời gian thực.
Hơn 80 khách mời đã được chứng kiến các hệ thống CL1 và Cortical Cloud vận hành.
Sẵn sàng cho ứng dụng thực tế
NUS Medicine sẽ cung cấp chuyên môn cần thiết để duy trì các tế bào sống. Nhóm nghiên cứu sẽ nuôi cấy và chăm sóc chúng dưới sự giám sát của giáo sư Patani.
Các nhà nghiên cứu cho rằng điện toán sinh học có thể hoạt động với mức tiêu thụ năng lượng chỉ bằng một phần so với máy tính kỹ thuật số truyền thống.
Điều này có thể trở nên đặc biệt quan trọng khi sự bùng nổ của AI đang khiến nhu cầu điện của các trung tâm dữ liệu tăng mạnh.
Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), nhu cầu điện của các trung tâm dữ liệu tăng 17% trong năm 2025.
Cortical Labs cho biết công nghệ này có thể bổ trợ cho AI, đặc biệt trong những nhiệm vụ mà dữ liệu huấn luyện bị hạn chế. Theo công ty, các hệ thống thần kinh sống có khả năng học hỏi từ lượng thông tin tương đối nhỏ và thích nghi khi điều kiện thay đổi.
Hon Weng Chong, nhà sáng lập kiêm CEO Cortical Labs, cho biết những ứng dụng tiềm năng có thể bao gồm phát triển thuốc, robot hình người, an ninh mạng và phát hiện gian lận.
“Cuối cùng, mục tiêu là tạo ra một con đường bền vững hơn cho những công nghệ mà nhân loại đang ngày càng phụ thuộc”, ông Chong nói.
Ngoài lĩnh vực điện toán, công nghệ này còn có thể hỗ trợ nghiên cứu các bệnh thần kinh và đẩy nhanh quá trình phát triển thuốc mới.
Trong khi đó, Jamie Khoo, CEO DayOne, cho rằng dự án có thể góp phần đưa điện toán sinh học từ phòng thí nghiệm ra thị trường.
“Chúng tôi tự hào góp phần chuyển hóa những nghiên cứu khoa học tiên phong thành tác động thực tế, cùng các đối tác đẳng cấp thế giới tại một trong những thị trường chú trọng phát triển bền vững nhất”, ông Khoo nói.
Nếu công nghệ này tiếp tục chứng minh được khả năng mở rộng, Singapore có thể trở thành một trong những nơi đầu tiên thử nghiệm mô hình trung tâm dữ liệu kết hợp giữa phần cứng kỹ thuật số và mô thần kinh sống, mở ra một hướng phát triển khác cho ngành điện toán trong bối cảnh nhu cầu xử lý AI ngày càng lớn.
Theo IE
