Menselijke hersencellen leren Doom te spelen in Cortical Labs-experiment

De "Kan het Doom draaien?" uitdaging heeft zojuist zijn volgende grens overschreden.

De in Melbourne, Australië gevestigde startup Cortical Labs heeft met succes clusters van levende menselijke hersencellen getraind om het klassieke videospel uit 1993 te navigeren.

In een video die vorige week op YouTube werd geplaatst, hebben onderzoekers levende menselijke neuronen verbonden met software die gameplay omzet in elektrische signalen en neurale activiteit vertaalt naar besturingselementen in het spel, waardoor de cellen kunnen bewegen, reageren op vijanden en wapens kunnen afvuren.

"In 2021 kregen we Pong werkend op de neuronen. Dat was een soort eerste test om te zien of we een soort cool spel konden hebben dat tot de mensen spreekt. Maar de belangrijkste reactie die we kregen was: kan het Doom draaien?" vertelde Alon Loeffler, een toepassingswetenschapper bij Cortical Labs, aan Decrypt.

In het CL1-apparaat van het bedrijf bevinden zich ongeveer 200.000 levende menselijke neuronen gekweekt op een multi-electrode array, waardoor onderzoekers de cellen elektrisch kunnen stimuleren en hun reacties in realtime kunnen interpreteren.

Kan het Doom draaien?

Decennialang heeft Doom gediend als een onofficiële benchmark voor ingenieurs die nieuwe systemen testen.

Sinds de in Texas gevestigde videospelontwikkelaar id Software de broncode van het spel in 1997 publiekelijk vrijgaf, hebben ontwikkelaars het naar een breed scala aan onverwachte platforms geporteerd.

De shooter is verschenen op onverwachte platforms, waaronder darmbacteriën en zwangerschapstests, op blockchainnetwerken, in PDF's, robotgrasmaaiers en CAPTCHA-uitdagingen die van spelers vereisen dat ze demonen verslaan om te bewijzen dat ze menselijk zijn.

Loeffler zei dat het team aanvankelijk vertrouwde op geïmproviseerde low-level computercode om de systemen functioneel te maken, maar uiteindelijk besloot een platform te bouwen dat vanaf de grond af aan is ontworpen om onderzoekers in staat te stellen om met neuronen te communiceren via high-level besturingselementen met behulp van eenvoudige Python-commando's.

Zodra Cortical Labs het platform had gebouwd, versnelde de ontwikkeling.

"Het kostte de medewerker, Sean, die Doom schreef, de code voor ons een paar dagen in plaats van 18 maanden," zei Loeffler.

Neuronen leren spelen

De neuronen leren door feedbacksignalen, waarbij ze kleine beloningen ontvangen wanneer ze correct op een vijand richten en grotere beloningen wanneer ze met succes schieten en een doelwit elimineren, waardoor het gedrag dat met die signalen wordt geassocieerd in de loop van de tijd wordt versterkt.

Onderzoekers van Cortical Labs gebruikten vervolgens kunstmatige intelligentie om te verfijnen hoe spelinformatie werd gecodeerd in elektrische signalen die naar de neuronen werden gestuurd.

"De cellen leren daadwerkelijk de input," zei Loeffler. "Maar dan probeert de AI die input te verbeteren om te proberen de cellen te laten doen wat we willen dat ze doen."

Hoewel de cellen gestage verbetering toonden tijdens het spelen van Doom, benadrukte Loeffler dat de neuronen reageerden op input in plaats van het spel werkelijk te begrijpen.

"Het systeem weet niet echt dat het Doom speelt," zei hij. "Het ontvangt elektrische signalen en spuugt dan reacties uit."

Loeffler zei dat werken met levende neuronen een andere benadering vereist dan traditioneel programmeren.

"Het is een compleet andere verschuiving in mentaliteit," zei Loeffler. "Je kunt niet gewoon dit normale soort computersysteem hebben dat je programmeert. Het moet worden gedaan met een geheel nieuwe houding en een geheel nieuwe manier van naar dingen kijken."

Gaming, zei hij, dient als een publiekgerichte demonstratie terwijl onderzoekers praktische toepassingen verkennen.

Ondanks het gebruik van menselijke neuronen, zei Loeffler dat het systeem niet lijkt op menselijke cognitie.

"Alleen omdat het menselijke cellen zijn, betekent niet dat er een mens op dat schaaltje is," zei hij. "Er zijn geen pijnreceptoren. Er zijn geen structuren die hogere-orde functionaliteit mogelijk zouden kunnen maken."

Desondanks zien onderzoekers, zei hij, bewijs van neurale aanpassingsvermogen buiten het brein.

"We zien nog steeds aanpassingsvermogen aan de omgeving. We zien nog steeds leren," zei Loeffler. "Wat je laat zien wat het soort inherente vermogens van neuronen zijn om zich aan te passen."