Året är 2030 och vi är på världens största teknikkonferens, CES i Las Vegas. En folkmassa är samlad för att se ett stort teknikföretag avtäcka sin nya smartphone. VD:n kommer till scenen och tillkännager Nyooro, som innehåller den mest kraftfulla processor som någonsin sett i en telefon. Nyooro kan utföra en häpnadsväckande kvintiljon operationer per sekund, vilket är tusen gånger snabbare än smartphonemodeller 2020. Den är också tio gånger mer energieffektiv med ett batteri som räcker i tio dagar.

En journalist frågar:"Vilka tekniska framsteg möjliggjorde sådana enorma prestandavinster?" Verkställande direktören svarar:"Vi skapade ett nytt biologiskt chip med hjälp av laboratorieodlade mänskliga neuroner. Dessa biologiska chip är bättre än kiselchips eftersom de kan ändra sin interna struktur, anpassa sig till en användares användningsmönster och leda till enorma effektivitetsvinster."

En annan journalist frågar:"Finns det inte etiska farhågor kring datorer som använder mänsklig hjärna?"

Även om namnet och scenariot är fiktivt, är detta en fråga vi måste konfrontera nu. I december 2021 odlade Melbourne-baserade Cortical Labs grupper av neuroner (hjärnceller) som inkorporerades i ett datorchip. Det resulterande hybridchippet fungerar eftersom både hjärnor och neuroner delar ett gemensamt språk:elektricitet.

I silikondatorer färdas elektriska signaler längs metalltrådar som länkar samman olika komponenter. I hjärnor kommunicerar neuroner med varandra med hjälp av elektriska signaler över synapser (övergångar mellan nervceller). I Cortical Labs Dishbrain-system odlas neuroner på silikonchips. Dessa neuroner fungerar som ledningarna i systemet och förbinder olika komponenter. Den stora fördelen med detta tillvägagångssätt är att neuronerna kan ändra sin form, växa, replikera eller dö som svar på systemets krav.

Dishbrain kunde lära sig att spela arkadspelet Pong snabbare än konventionella AI-system. Utvecklarna av Dishbrain sa:"Inget liknande detta har någonsin funnits tidigare... Det är ett helt nytt sätt att vara. En fusion av kisel och neuron."

Cortical Labs tror att dess hybridchips kan vara nyckeln till de typer av komplexa resonemang som dagens datorer och AI inte kan producera. En annan nystartad företag som tillverkar datorer från lab-odlade neuroner, Koniku, tror att deras teknik kommer att revolutionera flera industrier inklusive jordbruk, sjukvård, militär teknik och flygplatssäkerhet. Andra typer av ekologiska datorer är också i ett tidigt skede av utveckling.

Medan silikondatorer förändrade samhället, överträffas de fortfarande av hjärnan hos de flesta djur. Till exempel innehåller en katts hjärna 1 000 gånger mer datalagring än en genomsnittlig iPad och kan använda denna information en miljon gånger snabbare. Den mänskliga hjärnan, med sina biljoner neurala kopplingar, kan göra 15 kvintiljoner operationer per sekund.

Detta kan bara matchas idag av massiva superdatorer som använder enorma mängder energi. Den mänskliga hjärnan använder bara cirka 20 watt energi, eller ungefär lika mycket som det krävs för att driva en glödlampa. Det skulle krävas 34 koldrivna anläggningar som genererar 500 megawatt per timme för att lagra samma mängd data som finns i en mänsklig hjärna i moderna datalagringscenter.

Företag behöver inte hjärnvävnadsprover från donatorer, utan kan helt enkelt odla de neuroner de behöver i labbet från vanliga hudceller med hjälp av stamcellsteknik. Forskare kan konstruera celler från blodprover eller hudbiopsier till en typ av stamcell som sedan kan bli vilken celltyp som helst i människokroppen.

Detta väcker dock frågor om givarens samtycke. Vet människor som tillhandahåller vävnadsprover för teknisk forskning och utveckling att det kan användas för att göra neurala datorer? Behöver de veta detta för att deras samtycke ska vara giltigt?

Människor kommer utan tvekan att vara mycket mer villiga att donera hudceller för forskning än deras hjärnvävnad. Ett av hindren för hjärndonation är att hjärnan ses som kopplad till din identitet. Men i en värld där vi kan odla minihjärnor från praktiskt taget vilken celltyp som helst, är det vettigt att göra den här typen av skillnad?

Om neurala datorer blir vanliga kommer vi att brottas med andra vävnadsdonationsproblem. I Cortical Labs forskning med Dishbrain fann de att mänskliga neuroner var snabbare på att lära sig än neuroner från möss. Kan det också finnas skillnader i prestanda beroende på vems neuroner som används? Skulle Apple och Google kunna göra blixtsnabba datorer med hjälp av neuroner från våra bästa och ljusaste idag? Skulle någon kunna säkra vävnader från avlidna genier som Albert Einstein för att göra specialiserade neurala datorer i begränsad upplaga?

Sådana frågor är mycket spekulativa men berör bredare teman om exploatering och kompensation. Tänk på skandalen angående Henrietta Lacks, en afroamerikansk kvinna vars celler användes flitigt i medicinsk och kommersiell forskning utan hennes vetskap och medgivande.

Henriettas celler används fortfarande i applikationer som genererar enorma mängder intäkter för läkemedelsföretag (inklusive nyligen för att utveckla covid-vacciner. Lacks-familjen har fortfarande inte fått någon ersättning. Om en givares neuroner slutar användas i produkter som den imaginära Nyooro, bör de har rätt till en del av vinsten från dessa produkter?

En annan viktig etisk övervägande för neurala datorer är om de kan utveckla någon form av medvetande och uppleva smärta. Skulle neurala datorer vara mer benägna att ha erfarenheter än kiselbaserade? I Pong-experimentet utsätts Dishbrain för bullriga och oförutsägbara stimuli när den får ett fel svar (paddeln missar bollen) och förutsägbara stimuli när den får rätt. Det är åtminstone möjligt att ett system som detta kan börja uppleva oförutsägbara stimuli som smärta och förutsägbara stimuli som njutning.

Chief scientific officer Brett Kagan för Cortical Labs sa:"Fullständigt informerat donatorsamtycke är av största vikt. Varje donator bör ha möjlighet att nå en överenskommelse om kompensation som en del av denna process och deras kroppsliga autonomi respekteras utan tvång."

Som nyligen diskuterats i en studie finns det inga bevis för att neuroner på en maträtt har någon kvalitativ eller medveten erfarenhet, så de kan inte känna smärta utan smärtreceptorer. Neuroner har utvecklats för att bearbeta information av alla slag - att lämnas helt ostimulerad, som för närvarande görs över hela världen i laboratorier, är inte ett naturligt tillstånd för en neuron. Allt detta arbete gör är att tillåta neuroner att bete sig som naturen avser på sin mest grundläggande nivå.

Människor har använt djur för att utföra fysiskt arbete i tusentals år, trots att det ofta har lett till negativa upplevelser för djuren. Skulle det vara mer etiskt problematiskt att använda ekologiska datorer för kognitivt arbete än att använda en oxe för att dra en vagn?

Vi är i ett tidigt skede av neural computing och har tid att tänka igenom dessa frågor. Vi måste göra det innan produkter som "Nyooro" går från science fiction till butikerna.