Human Brain Cells lernen, Doom im Cortical Labs Experiment zu spielen

Kurzfassung

• Cortical Labs hat 200.000 menschliche Neuronen mit Doom verbunden, indem sie elektrische Stimulation und Softwaresteuerung nutzten.
• Die Zellen können navigieren und schießen, spielen aber derzeit noch wie Anfänger.
• Das Experiment reiht sich in eine lange Liste ungewöhnlicher Plattformen ein, auf denen das klassische Spiel ausgeführt wurde.

Die Herausforderung „Kann es Doom ausführen?“ hat gerade ihre nächste Grenze überschritten. Das in Melbourne, Australien, ansässige Startup Cortical Labs hat erfolgreich lebende menschliche Gehirnzellen trainiert, um das 1993 erschienene klassische Videospiel zu steuern. In einem auf YouTube veröffentlichten Video letzte Woche verbanden Forscher lebende menschliche Neuronen mit Software, die das Gameplay in elektrische Signale umwandelt und die neuronale Aktivität in Spielsteuerungen übersetzt, sodass die Zellen sich bewegen, auf Feinde reagieren und Waffen abfeuern können. „2021 haben wir Pong auf den Neuronen zum Laufen gebracht. Das war sozusagen eine erste Art Test, um zu sehen, ob wir ein cooles Spiel haben können, das die Leute anspricht. Aber die wichtigste Rückmeldung, die wir erhielten, war: Kann es Doom ausführen?“ sagte Alon Loeffler, Anwendungsscientist bei Cortical Labs, gegenüber Decrypt.

Im Inneren des CL1-Geräts des Unternehmens befinden sich etwa 200.000 lebende menschliche Neuronen, die auf einer Mehr-Elektroden-Anordnung kultiviert werden, was Forschern ermöglicht, die Zellen elektrisch zu stimulieren und ihre Reaktionen in Echtzeit zu interpretieren.  Kann es Doom ausführen? Seit Jahrzehnten gilt Doom als inoffizieller Maßstab für Ingenieure, die neue Systeme testen.

Seit der Veröffentlichung des Quellcodes durch den texanischen Spieleentwickler id Software im Jahr 1997 wurde das Spiel auf eine Vielzahl unerwarteter Plattformen portiert. Das Shooter-Spiel ist auf unerwarteten Plattformen erschienen, darunter Darmbakterien und Schwangerschaftstests, auf Blockchain-Netzwerken, in PDFs, Robot-Rasenmähern und CAPTCHA-Herausforderungen, bei denen Spieler Dämonen besiegen müssen, um zu beweisen, dass sie menschlich sind. Loeffler sagte, das Team habe zunächst auf improvisierten Low-Level-Computercode vertraut, um die Systeme funktionsfähig zu machen, entschied sich aber schließlich, eine Plattform zu entwickeln, die von Grund auf so gestaltet ist, dass Forscher mit Neuronen über High-Level-Steuerungen mittels einfacher Python-Befehle interagieren können. Nachdem Cortical Labs die Plattform gebaut hatte, beschleunigte sich die Entwicklung. „Es hat nur ein paar Tage gedauert, bis unser Mitarbeiter Sean, der Doom geschrieben hat, den Code für uns fertiggestellt hat, anstatt 18 Monate zu benötigen“, sagte Loeffler. Neuronen das Spielen beibringen Die Neuronen lernen durch Feedbacksignale, erhalten kleine Belohnungen, wenn sie richtig auf einen Feind zielen, und größere Belohnungen, wenn sie erfolgreich schießen und ein Ziel eliminieren, wodurch die mit diesen Signalen verbundenen Verhaltensweisen im Laufe der Zeit verstärkt werden. Cortical Labs-Forscher nutzten dann künstliche Intelligenz, um die Art und Weise zu verfeinern, wie Spielinformationen in elektrische Signale codiert werden, die an die Neuronen gesendet werden.

„Die Zellen lernen tatsächlich die Eingaben“, sagte Loeffler. „Aber die KI versucht, diese Eingaben zu verbessern, um die Zellen dazu zu bringen, das zu tun, was wir wollen.“ Während die Zellen beim Spielen von Doom stetige Verbesserungen zeigten, betonte Loeffler, dass die Neuronen auf Eingaben reagieren, anstatt das Spiel wirklich zu verstehen. „Das System weiß eigentlich nicht, dass es Doom spielt“, sagte er. „Es erhält elektrische Signale und gibt dann Reaktionen aus.“ Loeffler sagte, die Arbeit mit lebenden Neuronen erfordere einen anderen Ansatz als die traditionelle Programmierung. „Es ist ein völlig anderes Mentalitätswechsel“, sagte Loeffler. „Man kann nicht einfach dieses normale Rechen-System programmieren. Es muss mit einer ganz neuen Einstellung und einer ganz neuen Sichtweise gemacht werden.“ Gaming dient seiner Aussage nach als öffentliches Demonstrationsfeld, während Forscher praktische Anwendungen erforschen. Trotz der Verwendung menschlicher Neuronen sagte Loeffler, dass das System nicht menschliche Kognition widerspiegelt. „Nur weil es menschliche Zellen sind, bedeutet das nicht, dass es ein Mensch auf der Platte ist“, sagte er. „Es gibt keine Schmerzrezeptoren. Es gibt keine Strukturen, die höhere Funktionen ermöglichen könnten.“

Trotzdem sehen Forscher, so Loeffler, Hinweise auf neuronale Anpassungsfähigkeit außerhalb des Gehirns. „Wir sehen immer noch Anpassungsfähigkeit an die Umwelt. Wir sehen Lernen“, sagte Loeffler. „Was die inhärenten Fähigkeiten der Neuronen zur Anpassung zeigt.“