Собираем хорошие поводы

DOOM запустили на человеческих нейронах

Содержание

    Прорыв в биотехнологиях

    Австралийская компания Cortical Labs сумела научить культуру живых человеческих нейронов играть в компьютерные игры. Сначала биологическая сеть освоила простую аркаду Pong — классический двухмерный теннис. Это стало первым доказательством того, что нейроны в лабораторных условиях способны адаптироваться к цифровой среде и целенаправленно менять своё поведение. Но исследователи не остановились на достигнутом. Спустя полтора года после успеха с Pong они поставили перед собой более сложную задачу — заставить биологический процессор играть в трёхмерный шутер DOOM. Переход от простой двухмерной плоскости к непредсказуемой 3D‑среде потребовал решения сложнейшей инженерной задачи: создания надёжного двустороннего интерфейса для перевода цифровой информации на язык биологического электричества.

    Устройство биологического компьютера

    CL1 биокомпьютерОснова технологии Cortical Labs — система CL1. Внешне это компактное настольное устройство, которое совмещает в себе высокотехнологичный инкубатор и сервер. Внутри поддерживается строгий микроклимат: система непрерывно подаёт к клеткам жидкую питательную среду, строго дозирует уровень кислорода, отводит углекислый газ и поддерживает температуру ровно на отметке 37°C. Без этой аппаратной поддержки биологический процессор погибнет за несколько минут. В центре инкубатора располагается мультиэлектродный массив (MEA) — кремниевая пластина с сеткой из микроскопических контактов. Поверх неё размещена культура из примерно двухсот тысяч живых человеческих нейронов. Клетки образуют между собой физические связи (синапсы) и формируют плотную нейронную сеть, которая физически соприкасается с электродами. Электроды выполняют функцию моста между компьютером и биомассой: они могут подавать электрический разряд на конкретную группу клеток и фиксировать импульсы, которые генерируют нейроны.

    Как нейроны «видят» игру

    Клетки в инкубаторе не имеют органов чувств — они не видят экран и не понимают правил игры. Вся информация из DOOM должна быть конвертирована в электрические сигналы. Для этого инженеры Cortical Labs разработали специализированный программный интерфейс (API), который позволяет любому коду взаимодействовать с системой CL1.

    Процесс обмена данными работает по строгому циклу, который повторяется десятки раз в секунду:

    1. Программа анализирует текущий кадр игры. Например, если в левой части виртуального пространства появляется противник, программа регистрирует это событие и отправляет команду на инкубатор CL1.
    2. Устройство активирует определённую группу электродов в левой зоне нейронной культуры. Клетки получают электрический разряд — для нейронов это сенсорный сигнал об изменении внешней среды.
    3. В ответ биологическая сеть генерирует собственные электрические импульсы. Система электродов считывает их и передаёт обратно в программу.
    4. Программа анализирует, в какой зоне массива произошёл разряд, и интерпретирует его как нажатие клавиши клавиатуры: импульс в одной зоне заставляет персонажа сделать шаг, в другой — повернуться, в третьей — выстрелить.

    Нейроны не понимают концепции победы в видеоигре и не стремятся набрать больше очков. Они реагируют исключительно на физические раздражители. Чтобы заставить сеть обучаться, инженеры использовали базовый биологический механизм — стремление любой живой системы к стабильности и минимизации стресса.

    Нейроны играют в DoomКогда виртуальный персонаж совершает ошибку (получает урон или выполняет бесполезное действие), программа отправляет на электроды хаотичный, непредсказуемый сигнал. На клеточном уровне он воспринимается как сильный раздражитель, выводящий сеть из равновесия.

    Если персонаж совершает правильное действие (успешно атакует врага или уклоняется от удара), программа посылает предсказуемый, упорядоченный сигнал. Для биологической ткани это маркер стабильности среды.

    Чтобы снизить количество хаотичных разрядов и чаще получать предсказуемые сигналы, нейроны начинают перестраивать свою структуру: создают новые синаптические связи и разрушают старые, оптимизируя маршруты передачи электричества внутри сети. Побочным эффектом этой адаптации становится то, что персонаж на экране начинает играть осмысленнее.

    На данный момент уровень игры биологической сети далёк от совершенства. Виртуальный персонаж часто совершает хаотичные движения, вращается на месте и регулярно проигрывает. Однако статистический анализ показывает чёткую динамику: клетки учатся находить противников в трёхмерном пространстве, целиться и вести огонь. С каждой новой попыткой процент правильных действий неуклонно возрастает.

    Перспективы биокомпьютеров

    CL1 биокомпьютерЭксперимент с DOOM доказал главное: проблема аппаратного интерфейса между компьютером и живой тканью успешно решена. Инженеры научились поддерживать жизнь клеток вне организма и наладили стабильный двусторонний канал передачи данных в режиме реального времени.

    Теперь фокус исследований смещается в область программирования. Биологические сети обладают высокой энергоэффективностью и способны физически менять свою архитектуру под конкретную задачу. Понимание того, как правильно передавать информацию в такие системы, откроет путь к созданию принципиально новых вычислительных машин. Следующая амбициозная задача учёных — определить идеальные параметры взаимодействия: выяснить, какие алгоритмы, частоты и амплитуды электрической стимуляции позволят живым клеткам обрабатывать цифровую информацию с максимальной точностью. Когда этот код будет найден, биологические процессоры смогут решать задачи, недоступные для традиционной электроники.


    На чём ещё запускали DOOM?

    ПекарняDOOM вышел в 1993 году. Шутер быстро стал культовым. Игра не просто задала новые стандарты для жанра, но и обрела вторую жизнь в виде необычного челленджа: энтузиасты по всему миру пытаются запустить её на самых неожиданных устройствах. Секрет популярности DOOM для подобных экспериментов кроется в его технических характеристиках. Игра весит всего около 3 МБ, отличается простым управлением и нетребовательной графикой. Это позволяет запускать её даже на устройствах с ограниченными ресурсами. Ещё один важный фактор — публикация исходного кода в 1997 году.

    Настоящий расцвет портирования DOOM пришёлся на нулевые годы — время бурного развития электроники. Одним из знаковых событий стал запуск игры на банкомате в 2014 году. По словам Джона Ромеро, одного из создателей DOOM, именно этот эксперимент превратил портирование игры в своего рода спортивную дисциплину среди программистов.

    Эксперименты шли один за другим. DOOM запускали на:

    • калькуляторе, запитанном от картошки;
    • фотоаппарате Kodak DC260 (выпущенном в 1998 году с процессором PowerPC на 66 МГц, 8 МБ оперативной памяти и жидкокристаллическим дисплеем разрешением 288×216);
    • офисном телефоне Polycom VXX 600 (программист Нил Бостиан потратил четыре года, чтобы адаптировать прошивку устройства);
    • принтере Canon (с выводом изображения на маленький экран в крайне низком качестве).

    Эти примеры показали: если у устройства есть процессор и экран, шансы запустить на нём DOOM весьма высоки.

    С развитием технологий энтузиасты стали искать всё более необычные способы запустить DOOM. Среди самых впечатляющих решений:

    1. Голографический дисплей. Инженер Джеймс Браун создал устройство, визуализирующее трёхмерное мерцающее изображение, и запустил на нём культовую игру. Сочетание ретро‑шутера и футуристической технологии выглядит особенно эффектно.
    2. Квантовый компьютер (точнее, его симулятор). Проект под названием QuanDOOM показал, что даже в сфере квантовых вычислений DOOM находит своё место.
    3. Нейросети. Исследователи из Google Research, Google DeepMind и Тель‑Авивского университета представили игровой движок GameNGen, полностью управляемый нейросетью. Он способен генерировать кадры DOOM в реальном времени в зависимости от действий игрока.
    4. Чип со сверхнизким энергопотреблением NDP200. Устройство, созданное для мониторинга видео через нейронные сети, научили играть в упрощённую версию DOOM (VizDOOM). Чип идентифицирует врагов, целится и стреляет, используя встроенную память объёмом 640 КБ.
    5. Кишечная палочка. Аспирантка Массачусетского технологического института запустила DOOM на клетках кишечной палочки (E. coli). Экран представлял собой 1‑битный монохромный дисплей размером 32×48, наполненный флуоресцентным белком. Каждая бактерия выполняла роль пикселя. Однако у такого решения есть серьёзные ограничения. Чтобы отобразить один кадр, клеткам требуется 70 минут. Возврат в исходное состояние занимает 8 часов и 20 минут. В результате полное прохождение игры на бактериальном дисплее займёт около 600 лет.
    6. В Persona 5 Royal. Пользователи добавили возможность играть в DOOM внутри другой игры. Для этого нужно купить консоль в игровом мире и запустить шутер.
    7. В Minecraft. Пользователь Reddit под ником DeltaTwoForce создал мод, позволяющий создавать компьютеры внутри игры. На них можно запускать различные программы, включая DOOM.
    8. В «Блокноте». В 2022 году блогер Samperson опубликовал видео, где DOOM отображается через буквы и цифры, обновляющиеся в реальном времени.
    9. В Excel. Блогер Nobuaki Tanaka сумел запустить игру, используя ячейки таблицы в качестве пикселей. Из‑за тормозов играть было сложно, но сам эксперимент вызвал большой интерес.

    Что дальше?

    Челлендж «Can it run DOOM?» давно вышел за рамки технического эксперимента. Он стал мемом, культурным феноменом и способом проверить границы возможного. Каждый новый порт — будь то зубная щётка, цветочный горшок или тест на беременность — напоминает: технологии могут быть не только полезными, но и забавными. Пока существуют устройства с процессорами и экранами, энтузиасты будут находить новые способы запустить на них DOOM.


    Подготовлено по материалам с сайта: https://www.ixbt.com/live/science/doom-zapustili-na-chelovecheskih-mozgovyh-kletkah-kak-cortical-labs-zastavili-neyrony-iz-probirki-prohodit-igry.html


    14 просмотров · 04.03.2026


    Cortical Labs, нейроинтерфейс, наука, эксперимент, CL1, doom, биотехнологии, технологии, нейроны, ии, биокомпьютер, инновации


    Чтобы оставить комментарий, авторизируйтесь через соцсети: