ศูนย์ข้อมูลแห่งหนึ่งในสิงคโปร์เริ่มทำงานด้วยเซลล์สมองมนุษย์ และนี่ไม่ใช่พล็อตหักมุมจากบทภาพยนตร์ไซไฟ ที่มหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์ (National University of Singapore) สถาบันวิทยาศาสตร์ชีวภาพ (Life Sciences Institute) ได้เปิดใช้งานศูนย์ข้อมูลชีวภาพที่ทำงานได้จริงอย่างเงียบ ๆ เมื่อวันที่ 16 กรกฎาคม โดยใช้เซลล์ประสาทมนุษย์ที่เพาะเลี้ยงในห้องปฏิบัติการแทนชิปซิลิคอนแบบดั้งเดิมในการประมวลผลข้อมูล ระบบนี้ถูกเปิดเผยต่อสาธารณะเมื่อวันที่ 6 สิงหาคม และนักวิจัยระบุว่ามันชี้ให้เห็นถึงวิธีคิดที่แตกต่างอย่างแท้จริงเกี่ยวกับโครงสร้างพื้นฐานปัญญาประดิษฐ์ (AI)ที่ใช้พลังงานสูง
Summary
ประเด็นสำคัญ
- มหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์ได้เปิดตัวสิ่งที่พันธมิตรของโครงการอธิบายว่าเป็นชั้นวางเซิร์ฟเวอร์แบบบูรณาการทางชีวภาพที่ดำเนินการอย่างอิสระแห่งแรกของโลก
- ระบบนี้ทำงานด้วยหน่วยประมวลผลชีวภาพ 20 หน่วย ซึ่งบรรจุเซลล์ประสาทสมองส่วนเปลือกสมองของมนุษย์ที่เพาะเลี้ยงในห้องปฏิบัติการ จับคู่กับอาร์เรย์ไมโครอิเล็กโทรดซิลิคอน
- แต่ละหน่วยใช้พลังงานประมาณ 30 วัตต์ เมื่อเทียบกับประมาณ 700 วัตต์สำหรับจีพียู Nvidia H100 ระดับไฮเอนด์ภายใต้ภาระงานเต็มที่
- เซลล์ประสาทต้องได้รับอาหารทุก ๆ สามวัน และโดยทั่วไปมีอายุการใช้งานประมาณหกเดือนก่อนที่จะต้องเปลี่ยนใหม่
- DayOne ผู้ให้บริการศูนย์ข้อมูลที่มีส่วนร่วมในโครงการนี้ มีรายงานว่ากำลังพิจารณาขยายขนาดจาก 20 หน่วยเป็นมากถึง 1,000 หน่วย
สิงคโปร์เปิดตัวศูนย์ข้อมูลชีวภาพแห่งแรกของโลก
โครงการนี้เป็นผลจากความร่วมมือระหว่างคณะแพทยศาสตร์ Yong Loo Lin แห่ง NUS Medicine, สตาร์ทอัพไบโอเทคจากเมลเบิร์นCortical Labs และผู้ให้บริการศูนย์ข้อมูลสัญชาติสิงคโปร์ DayOne พวกเขาร่วมกันสร้างสิ่งที่เรียกว่า ชั้นวางเซิร์ฟเวอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยฮาร์ดแวร์คอมพิวติ้งแบบบูรณาการทางชีวภาพที่ดำเนินการอย่างอิสระเป็นครั้งแรก ย้ายแนวคิดออกจากโต๊ะทดลองในห้องแล็บไปสู่สิ่งที่ใกล้เคียงกับโครงสร้างพื้นฐานจริงมากขึ้น
หัวใจของระบบนี้คือหน่วย CL1 ของ Cortical Labs แต่ละหน่วยบรรจุเซลล์ประสาทสมองส่วนเปลือกสมองของมนุษย์ระหว่าง 200,000 ถึง 800,000 เซลล์ เซลล์เหล่านี้ไม่ได้ถูกเก็บมาจากบุคคล แต่ถูกเพาะเลี้ยงในห้องปฏิบัติการเพื่อวัตถุประสงค์นี้โดยเฉพาะ เซลล์ประสาทจะวางอยู่บนอาร์เรย์ไมโครอิเล็กโทรดที่ทำจากซิลิคอน สร้างระบบลูกผสมที่เนื้อเยื่อมีชีวิตและชิปแบบดั้งเดิมทำงานเคียงข้างกัน โดยแต่ละส่วนรับผิดชอบภาระงานการคำนวณบางส่วน
แนวทางแบบลูกผสมนี้คือสิ่งที่ทำให้โครงการนี้โดดเด่น แทนที่จะทดแทนซิลิคอนทั้งหมด ชั้นการประมวลผลด้วยสมองมนุษย์ทำงานควบคู่ไปกับมัน โดยเซลล์ประสาทมีส่วนช่วยในการประมวลผลแบบปรับตัวได้ ซึ่งชิปแบบดั้งเดิมไม่ได้มีตามธรรมชาติ
เทคโนโลยีหลักและหน่วยคอมพิวติ้งแบบลูกผสม
Cortical Labs เคยแสดงให้เห็นมาก่อนแล้วว่ากลุ่มเซลล์ประสาทของตนสามารถเรียนรู้การเล่นวิดีโอเกมพื้นฐานได้ โดยปรับการตอบสนองต่ออินพุตดิจิทัลเมื่อเวลาผ่านไป การสาธิตครั้งก่อนนั้นทำหน้าที่เป็นหลักฐานเชิงแนวคิด การติดตั้งที่ NUS ถือเป็นครั้งแรกที่บริษัทได้จัดตั้งสถานที่คอมพิวติ้งทางชีวภาพในสถานที่ที่อยู่นอกสำนักงานใหญ่หลักในเมลเบิร์น การประกาศความร่วมมือนี้เกิดขึ้นในเดือนมีนาคม ซึ่งหมายความว่าช่วงเวลาประมาณสี่เดือนระหว่างการประกาศกับต้นแบบที่ใช้งานได้ บ่งชี้ว่าเทคโนโลยีนี้ได้ก้าวพ้นจากระยะทดลองล้วน ๆ แล้ว
ประสิทธิภาพด้านพลังงานและรายละเอียดการปฏิบัติงาน
ตัวเลขด้านประสิทธิภาพของระบบนี้คือสิ่งที่ดึงดูดความสนใจมากที่สุด แต่ละหน่วย CL1 ใช้พลังงานประมาณ 30 วัตต์ รวมระบบช่วยชีวิตแล้ว ในขณะที่จีพียู Nvidia H100 ระดับไฮเอนด์สามารถต้องการพลังงานมากกว่า 700 วัตต์ภายใต้ภาระงานเต็มที่ นั่นคือความแตกต่างมากกว่ากว่า 20 เท่าต่อหน่วย ช่องว่างที่มีความสำคัญอย่างยิ่งในขณะที่โครงสร้างพื้นฐาน AI ทั่วโลกกำลังเผชิญกับความต้องการไฟฟ้าที่พุ่งสูงขึ้น
อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพนั้นมาพร้อมกับรูปแบบการดูแลรักษาที่แตกต่างออกไปอย่างสิ้นเชิง เซลล์ประสาทต้องได้รับอาหารทุกสามวัน และต้องพึ่งพาอุปกรณ์ช่วยชีวิตเฉพาะทางที่รักษาส่วนผสมของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ออกซิเจน และไนโตรเจนในสัดส่วนที่แม่นยำ พร้อมทั้งควบคุมอุณหภูมิอย่างเข้มงวด อายุการใช้งานเชิงปฏิบัติการของเซลล์อยู่ที่ประมาณหกเดือนก่อนที่ต้องเปลี่ยนเซลล์ทั้งหมดใหม่
อายุการใช้งานของเซลล์ประสาทและข้อกำหนดด้านการบำรุงรักษา
รอบระยะเวลาหกเดือนนี้นำไปสู่รูปแบบการบำรุงรักษาที่ไม่เหมือนกับสิ่งที่ผู้ให้บริการศูนย์ข้อมูลคุ้นเคย ฮาร์ดแวร์เซิร์ฟเวอร์แบบดั้งเดิมสามารถทำงานได้หลายปีก่อนที่จะต้องเปลี่ยน ในทางตรงกันข้าม หน่วยคอมพิวติ้งทางชีวภาพต้องการการเติมเซลล์ใหม่เป็นประจำ ซึ่งหมายถึงต้นทุนและโลจิสติกส์ต่อเนื่องที่ไม่มีอยู่ในห้องเซิร์ฟเวอร์แบบดั้งเดิม มันคล้ายกับการดูแลชั้นวางฮาร์ดแวร์ที่มีชีวิตมากกว่าการจัดการชั้นวางอุปกรณ์ที่ไม่ต้องดูแลอย่างต่อเนื่อง
การขยายขนาดในอนาคตและการประยุกต์ใช้งาน
ในตอนนี้ ต้นแบบ 20 หน่วยยังถือว่าเล็กเมื่อเทียบกับมาตรฐานศูนย์ข้อมูล แต่ DayOne ซึ่งระดมทุนได้4.5 พันล้านดอลลาร์ในเดือนมิถุนายนและมีมูลค่าบริษัทแตะ 20 พันล้านดอลลาร์ มีรายงานว่ากำลังพิจารณาการเปิดตัวในขนาดที่ใหญ่กว่ามาก ขยายการติดตั้งไปเป็นมากถึง 1,000 หน่วยคอมพิวติ้งทางชีวภาพ ที่กำลังไฟ 30 วัตต์ต่อหน่วย คลัสเตอร์ขนาดดังกล่าวจะใช้ไฟประมาณ 30 กิโลวัตต์ ซึ่งยังคงเป็นเพียงเศษเสี้ยวของสิ่งที่ระบบที่ใช้จีพียูเทียบเท่าต้องการ
เหตุใดเรื่องนี้จึงสำคัญ: หากเศรษฐศาสตร์และความน่าเชื่อถือยังคงใช้ได้เมื่อขยายขนาด การคอมพิวติ้งทางชีวภาพอาจกลายเป็นคันโยกที่แตกต่างอย่างแท้จริงสำหรับการลดรอยเท้าพลังงานของโครงสร้างพื้นฐาน AI แทนที่จะเป็นเพียงการเพิ่มประสิทธิภาพของชิปแบบค่อยเป็นค่อยไป การกระโดด 50 เท่าจากต้นแบบไปสู่การติดตั้งเต็มรูปแบบจะเป็นบททดสอบที่จริงจังว่าเทคโนโลยีนี้สามารถก้าวข้ามการสาธิตเชิงวิจัยไปได้หรือไม่
กรณีการใช้งานในการประมวลผล AI และการวิจัยชีวการแพทย์
ระบบนี้ถูกออกแบบมาเพื่อให้บริการสองวัตถุประสงค์หลัก ประการแรกคือการประมวลผลAI ที่ใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ จัดการงานคำนวณโดยใช้พลังงานน้อยกว่าระบบที่ใช้ซิลิคอนเพียงอย่างเดียวอย่างมาก อีกประการหนึ่งคือการวิจัยชีวการแพทย์ รวมถึงการจำลองโรคและการคัดกรองยา การมีเซลล์ประสาทมนุษย์ที่มีชีวิตอยู่ภายในสภาพแวดล้อมการคำนวณที่ควบคุมได้ ทำให้นักวิจัยมีแพลตฟอร์มเฉพาะในการสังเกตว่าเซลล์เหล่านั้นตอบสนองต่อสารเภสัชภัณฑ์หรือสภาวะโรคจำลองอย่างไร ซึ่งเป็นสิ่งที่ชิปซิลิคอนไม่สามารถเลียนแบบได้
ความท้าทายด้านกฎระเบียบและข้อจำกัดของระบบ
การอนุมัติตามกฎระเบียบยังคงเป็นหนึ่งในคำถามเปิดที่ใหญ่ที่สุดเกี่ยวกับเทคโนโลยีนี้ การนำเนื้อเยื่อมนุษย์ที่มีชีวิตไปใช้ภายในสภาพแวดล้อมการคำนวณเชิงพาณิชย์ก่อให้เกิดประเด็นที่กรอบกฎหมายด้านศูนย์ข้อมูลและชีวการแพทย์ที่มีอยู่ในปัจจุบันไม่ได้ถูกออกแบบมาเพื่อรองรับ และการเปิดตัวในขนาดใหญ่ใด ๆ มีแนวโน้มว่าจะต้องฝ่าฟันกฎเกณฑ์ที่ยังไม่มีอยู่อย่างสมบูรณ์
นอกจากนี้ ยังควรชี้ให้ชัดเจนว่านี่ไม่ใช่ระบบแบบใด เซลล์ประสาทในศูนย์ข้อมูลชีวภาพนี้ไม่ได้สร้างสติหรือประสบการณ์ใด ๆ พวกมันเป็นเพียงกลุ่มเซลล์ที่ทำงานด้านการคำนวณ คล้ายกับโปรเซสเซอร์ที่สร้างจากทรานซิสเตอร์ เพียงแต่สร้างจากเนื้อเยื่อมีชีวิตแทน ความแตกต่างนี้มีความสำคัญทั้งในเชิงวิทยาศาสตร์และจริยธรรม และเป็นศูนย์กลางของวิธีที่นักวิจัยนำเสนอโปรเจ็กต์นี้ต่อสาธารณะ
อุปสรรคด้านกฎระเบียบสำหรับเนื้อเยื่อมีชีวิตในศูนย์ข้อมูล
เมื่อ DayOne ชั่งน้ำหนักการขยายไปสู่ 1,000 หน่วย เส้นทางด้านกฎระเบียบในอนาคตจะเป็นตัวกำหนดว่าระบบโครงสร้างพื้นฐานAI ที่ใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพประเภทนี้จะเติบโตได้เร็วและไกลเพียงใด บททดสอบที่แท้จริงต่อไปจะไม่ใช่ว่าเซลล์ประสาทสามารถคำนวณได้หรือไม่ — ส่วนนี้ทำงานได้แล้ว — แต่เป็นว่าระบบเชิงพาณิชย์และกฎระเบียบจะสามารถปรับตัวได้เร็วพอที่จะให้การคอมพิวติ้งทางชีวภาพก้าวออกจากชั้นวางต้นแบบเดี่ยวในสิงคโปร์ไปสู่สิ่งที่คล้ายกับโครงสร้างพื้นฐานมาตรฐานได้หรือไม่
คำถามที่พบบ่อย (FAQ)
เทคโนโลยีใดที่ขับเคลื่อนศูนย์ข้อมูลใหม่ของมหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์?
ศูนย์ข้อมูลนี้ใช้หน่วยคอมพิวติ้งทางชีวภาพ 20 หน่วย ซึ่งบรรจุเซลล์ประสาทสมองส่วนเปลือกสมองของมนุษย์ที่เพาะเลี้ยงในห้องปฏิบัติการ ผสานเข้ากับอาร์เรย์ไมโครอิเล็กโทรดซิลิคอน สร้างระบบลูกผสมที่ผสานเซลล์ประสาทคอมพิวติ้งทางชีวภาพเข้ากับฮาร์ดแวร์ชิปแบบดั้งเดิม
หน่วยคอมพิวติ้งทางชีวภาพมีประสิทธิภาพด้านพลังงานมากกว่าจีพียูแบบดั้งเดิมเพียงใด?
แต่ละหน่วยคอมพิวติ้งทางชีวภาพใช้พลังงานประมาณ 30 วัตต์ รวมระบบช่วยชีวิตแล้ว ในขณะที่จีพียู Nvidia H100 ระดับไฮเอนด์ใช้พลังงานประมาณ 700 วัตต์ภายใต้ภาระงานเต็มที่ ซึ่งแตกต่างกันมากกว่ากว่า 20 เท่าต่อหน่วย
ความท้าทายหลักในการดำเนินงานศูนย์ข้อมูลชีวภาพคืออะไร?
ความท้าทายหลักรวมถึงความจำเป็นที่ต้องให้อาหารเซลล์ประสาททุกสามวัน อายุการใช้งานประมาณหกเดือนที่ต้องเปลี่ยนเซลล์เป็นระยะ และกระบวนการอนุมัติตามกฎระเบียบสำหรับการใช้เนื้อเยื่อมนุษย์ที่มีชีวิตในสภาพแวดล้อมเชิงพาณิชย์
ระบบนี้สร้างสติสัมปชัญญะโดยใช้เซลล์ประสาทมนุษย์หรือไม่?
ไม่ ระบบนี้ไม่ได้สร้างสติสัมปชัญญะ เซลล์ประสาททำเพียงงานด้านการคำนวณ ทำหน้าที่เป็นกลุ่มเซลล์ที่ประมวลผลข้อมูล แทนที่จะคิดหรือมีประสบการณ์ใด ๆ
{“@context”:”https://schema.org”,”@type”:”FAQPage”,”mainEntity”:[{“@type”:”Question”,”name”:”เทคโนโลยีใดที่ขับเคลื่อนศูนย์ข้อมูลใหม่ของมหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์?”,”acceptedAnswer”:{“@type”:”Answer”,”text”:”ศูนย์ข้อมูลนี้ใช้หน่วยคอมพิวติ้งทางชีวภาพ 20 หน่วย ซึ่งบรรจุเซลล์ประสาทสมองส่วนเปลือกสมองของมนุษย์ที่เพาะเลี้ยงในห้องปฏิบัติการ ผสานเข้ากับอาร์เรย์ไมโครอิเล็กโทรดซิลิคอน สร้างระบบลูกผสมที่ผสานเซลล์ประสาทคอมพิวติ้งทางชีวภาพเข้ากับฮาร์ดแวร์ชิปแบบดั้งเดิม.”}},{“@type”:”Question”,”name”:”หน่วยคอมพิวติ้งทางชีวภาพมีประสิทธิภาพด้านพลังงานมากกว่าจีพียูแบบดั้งเดิมเพียงใด?”,”acceptedAnswer”:{“@type”:”Answer”,”text”:”แต่ละหน่วยคอมพิวติ้งทางชีวภาพใช้พลังงานประมาณ 30 วัตต์ รวมระบบช่วยชีวิตแล้ว ในขณะที่จีพียู Nvidia H100 ระดับไฮเอนด์ใช้พลังงานประมาณ 700 วัตต์ภายใต้ภาระงานเต็มที่ ซึ่งแตกต่างกันมากกว่ากว่า 20 เท่าต่อหน่วย.”}},{“@type”:”Question”,”name”:”ความท้าทายหลักในการดำเนินงานศูนย์ข้อมูลชีวภาพคืออะไร?”,”acceptedAnswer”:{“@type”:”Answer”,”text”:”ความท้าทายหลักรวมถึงความจำเป็นที่ต้องให้อาหารเซลล์ประสาททุกสามวัน อายุการใช้งานประมาณหกเดือนที่ต้องเปลี่ยนเซลล์เป็นระยะ และกระบวนการอนุมัติตามกฎระเบียบสำหรับการใช้เนื้อเยื่อมนุษย์ที่มีชีวิตในสภาพแวดล้อมเชิงพาณิชย์.”}},{“@type”:”Question”,”name”:”ระบบนี้สร้างสติสัมปชัญญะโดยใช้เซลล์ประสาทมนุษย์หรือไม่?”,”acceptedAnswer”:{“@type”:”Answer”,”text”:”ไม่ ระบบนี้ไม่ได้สร้างสติสัมปชัญญะ เซลล์ประสาททำเพียงงานด้านการคำนวณ ทำหน้าที่เป็นกลุ่มเซลล์ที่ประมวลผลข้อมูล แทนที่จะคิดหรือมีประสบการณ์ใด ๆ.”}}]}
บทความนี้จัดทำขึ้นด้วยความช่วยเหลือของปัญญาประดิษฐ์และผ่านการทบทวนโดยทีมบรรณาธิการแล้ว
