泡在培養皿中的人造大腦,居然向外界發出了胎兒般的腦電波
泡在培養皿中的人造大腦,居然向外界發出了胎兒般的腦電波

研究人員M瞪大由於經常熬夜充滿著血絲的雙眼,驚喜又惶恐地看著實驗室培養皿中僅有豌豆大小的腦細胞團在不斷地發出電脈衝。

發生這種情況只有兩種可能,一是電極故障了,二是這團腦細胞正在向外界發出腦電波。

M不斷地告訴自己要冷靜,但把設備都檢查一遍後,他再也冷靜不下來了,因為設備沒有壞,這團不成型的「大腦」確實在對外發出腦電波。

M癱坐在地上,因為他不知道,這次的發現對於人類來說究竟是好事還是壞事……

上面這一段,並非科幻小說裡面的橋段。裡面的研究員M是加利福尼亞大學聖地亞哥分校的莫特瑞(Alysson Muotri),他的這一段經歷,也已經記錄在了他的論文當中,發表在《細胞幹細胞》雜誌上。

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圖/ 愛范兒

培養一個迷你大腦,只需要三步

怎麼樣培養一個大腦?只需要三步。

第一步將大腦種到土裡,第二步澆水灌溉,第三步等待新的大腦長出來。

你可能以為我在開玩笑,但事實確實如此。

回顧一下國中生物課本,我們人體內有一種細胞叫做幹細胞。這種細胞是一種具有強複製能力的多潛能細胞,在一定條件下可以分化成不同類型的細胞。

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幹細胞分化模式
圖/ 愛范兒

那麼要培養一個細胞出來,其實就跟上面那三個步驟差不多了。幹細胞就相當於「種子」,然後適當的化學物質和生長因子的混合物就相當於「土壤」。只要將幹細胞放入具有上述混合物的培養皿當中加以培養,幹細胞就會進行自我複製,並且分化成腦細胞。

隨後,這些人工培養的細胞就會自行發育成腦組織,並且呈現出部分大腦神經元的特質,甚至還能形成腦溝和腦迴路的形態。

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圖/ 愛范兒

上面提到的在培養皿中培育出來的迷你大腦,就是由幹細胞分化而成的腦細胞所組成的,而透過這種方法培育出來的器官,也被稱為類器官。

曾經為了研究大腦,甚至有人不惜屠殺兒童

為什麼現在有這麼多研究團隊培養微型大腦?

作為人類最重要的器官之一,人類對於大腦的認識其實還相當匱乏。大腦也因此成為了科學家極為渴望研究的器官之一。

在詹姆斯.惠爾(James Whale)於1931年拍攝的《科學怪人》當中,主角法蘭克斯坦透過殘肢拼湊出了一副人造肉體。法蘭克斯坦為了不浪費這副人造肉體的機能,取下了一個殺人犯的大腦,移植到了人造肉體上,最終這副肉體成為了一個殺人狂。

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《科學怪人》1931
圖/ 愛范兒

電影恐怖,但現實當中人類對於研究大腦的痴迷,甚至比電影、哥特小說還要恐怖。

20世紀70年代,位於維也納的奧托華格納醫院地下室裡被發現擺滿了幾十個大大小小不同的罐子,這些罐子裡裝的東西,是兒童的大腦。

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圖/ 愛范兒

在納粹時期,納粹醫生海因里希.格羅斯在醫院開設了一個「特殊兒童病房」並且關押了一批智力缺陷的兒童。沒過多久,這批兒童就遭到了集體屠殺,大腦也被取了出來,供海因里希.格羅斯解剖研究使用。

當然,這些如此變態的手法只是極少數,而且這些年隨著捐獻器官越來越被大眾所接受,用於研究用途的捐獻大腦已經越來越充足了。

不僅如此,現在還有一個新的方法,來讓科學家獲得研究用大腦,那就是上面所說到的人工培育微型大腦。

這些微型大腦可以幫助研究人員更好地進行病理學、解剖學和藥物學方面的研究,甚至比起從遺體捐獻中獲得的大腦還有一個優點。

由於早期發育的大腦很難獲取,所以在這方面的研究,一直缺乏實驗材料,而如今微型大腦的培育,恰好可以補充這方面的空白。

對於培育微型大腦,杜克大學教授,新興神經技術的生物倫理學專家法拉漢尼(Nita Farahany)表示

很高興看到人類正在開發出更好的大腦替代品。

人造大腦,向外界發出了信號

在普及完什麼是微型大腦,以及它有什麼用之後,我們回到文章開頭的場景。

莫特瑞在第一次檢測到了微型大腦發出的腦電波後,便對它進行了持續的監察。

前期微型大腦發出的腦電波還是斷斷續續的,但到了4到6個月之後,腦電波的活躍度達到了「前所未有」的水平。

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微型大腦的真正長相
圖/ UCSD

莫特瑞表示,這些腦電波表明,微型大腦中已經建立起了幾十億個連接。

隨後更讓人興奮的是,這些泡在培養皿裡的微型大腦,居然發生了和新生兒大腦活動水平相當的腦電波。

為了研究這些微型大腦的腦電波和人類大腦的有什麼關聯,研究小組收集了一批24~38週早產兒的腦電圖數據,並且透過這些數據訓練出了一個機器學習演算法。

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圖/ 愛范兒

該機器學習演算法,可以透過腦電圖去判斷受試者的年齡。

然後,莫特瑞將微型大腦收集而來的腦電波數據輸入到了演算法當中,演算法結果是,居然與9個月產兒的大腦活動水平相同。

是福,還是禍?

這次的發現,無論是對大腦研究還是類器官研究來說,都相當重要。

首先,它改變了人們的認知。人們認為,只有完整的大腦才能真正形成這些複雜的網絡,如今事實告訴我們並非如此。

其次,透過研究微型大腦發出的腦電波,研究人員可以更好地研究精神類疾病。

大腦發育研究所的分子遺傳學家、神經科學家厄文(Jennifer Erwin)就對這次的發現給予了極大的肯定,她表示,利用這一發現,研究人員可以從另外一個角度重新開始研究精神分裂症。

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被分切成了240片的愛因斯坦大腦
圖/ 愛范兒

一些神經系統和精神疾病,患者的大腦結構是會出現變異的。但是有另外一些精神類疾病,例如精神分裂症、躁鬱症和自閉症等,大腦結構是沒有損傷的,腦電波才是真正失調的地方。

而利用這次的發現,研究人員終於能夠更好地對這類型疾病進行分析。

但這次的研究,也催生出了不少人對於類器官培植新的擔憂。

在上文中登場過的杜克大學教授法拉漢尼在誇完了這次的發現後,轉個頭就表示了自己的擔憂:

我們有必要擔憂,這些類器官是否有可能發展出任何類似人類感覺的能力。

他認為,在確定了培養皿中的微型大腦並非簡單的「一坨」組織之後,就有必要考慮,這些人造大腦是否會獲得人類的意識。假如這種意識存在,那麼關於類器官的研究可能就需要改變一下規範了。

最直觀的,就是是否允許科學家將這些類器官移植到人類或者動物體內?畢竟現在已經有相對簡單的類器官被移植到了小白鼠身上。而且,相信大家也不會希望「科學怪人」真的會在現實中出現。

法拉漢尼認為在未來,科學家可能會找到一種方法,來使類器官在實驗室中保持全盛嬰兒期的狀態。

莫特瑞則表達出了反對意見,目前研究的微型大腦的中只有18種細胞類型,而人類電腦中卻有超過100,000種,距離真正的大腦還相距甚遠,現在就對大腦類器官研究施加限制為時過早了。

責任編輯:江可萱、蕭閔云

本文授權轉在自:愛范兒

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把老師傅經驗變成 AI!智穎智能讓射出機從「導航」走向「自駕」,桃園如何助攻技術落地?
把老師傅經驗變成 AI!智穎智能讓射出機從「導航」走向「自駕」,桃園如何助攻技術落地?

曾是台灣製造業重要根基的塑膠射出產業,如今正面臨人才斷層危機。尤其桃園聚集大量工業區與製造業者,老師傅退休、新人才接不上的現況,更是許多工廠正在面對的現實難題。

從汽車零組件、網通設備、醫療器材到半導體載具,許多產品都離不開射出成型。智穎智能創辦人暨執行長張詠翔指出,全球塑膠射出市場規模超過 3000 億美元,每年仍以約 3% 至 4% 的幅度成長。需求並未消失,只是製造基地從台灣、中國逐步往東南亞等地移動。但機器可以搬、訂單可以轉,老師傅數十年累積的經驗卻很難複製。

這道人才缺口,正是 2020 年成立的智穎智能切入市場的機會。團隊從桃園中原大學的研究能量出發,歷經近十年研究與工廠驗證,嘗試把老師傅腦中的射出經驗,轉化成可以計算、保存與持續學習的 AI 模型,解決產業第一線面對到的挑戰。

把老師傅經驗交給 AI,射出成型從「導航」走向「自駕」

「餐廳沒有廚師是不行的。有再好的設備,不會做的人還是會把它做失敗。」張詠翔如此比喻射出成型的技術門檻。當模具完成後,生產現場仍得依產品、材料與機台特性,調整溫度、速度、壓力、位置等條件;即使使用同一種塑料,不同產品的調整方式也可能完全不同。

而老師傅的珍貴之處,不只是記住參數,而是知道面對材料、機台與環境變化時如何修正。智穎智能要做的,就是把這些難以傳承的「火候」拆解成可以運算的製程邏輯。目前其 AI 解決方案已應用於超過 200 種材料、50 多種產品類型。

把老師傅的經驗轉化為製程邏輯後,第一步就是讓 AI 協助操作人員找到合適的成型條件。智穎智能為此開發智能成型導引系統,工廠只要輸入材料、機台規格、產品尺寸等資訊,sMolding 便能計算第一組成型參數;若試模後出現產品缺陷,再由 sTroubleshooting 提供修正建議。

用手機即可查看系統狀況
圖/ 智穎智能提供

「它就像導航。我今天告訴你要從 A 點到 B 點,但不知道路怎麼走,導航會把路徑算給你。」張詠翔說。對射出成型而言,這條「路徑」就是溫度、速度、壓力與位置等參數如何組合。以半導體載具試模為例,傳統方式需 7.5 小時,導入系統後縮短至 2 小時,材料使用量從 23 公斤降至 8.7 公斤,整體試模成本降低 64%。

但找到正確參數只是第一步,真正進入量產後,工廠面對的「路況」還會持續改變。溫溼度、材料批次與機台耗損,都可能讓原本設定好的製程條件產生偏移。智穎智能因此進一步開發 StabMolding 成型穩定模組,透過射出壓力數據持續監控品質,並依生產狀態自動補償關鍵參數。換言之,AI 不只在試模階段提供一條正確的「導航路徑」,進入量產後還能因應製程變化持續修正,進一步朝「自駕」邁進。

從產線驗證到海外布局,桃園如何助攻智穎智能跨過0到1?

但要讓 AI 真正走進工廠,智穎智能採取 SaaS 訂閱模式,將核心運算留在雲端持續學習與更新,降低中小型製造商一次投入大量資金的門檻。另一項差異則是「跨廠牌」。現實中的射出工廠往往同時擁有台灣、日本、歐洲不同品牌與年份的設備,因此智穎智能的方案既能導入既有設備,也能與射出機、控制器業者合作,在新機出廠時直接整合。「一個工廠不會只有一個廠牌,就像你家的車庫不會永遠只放同一品牌的車。」張詠翔說。

對智穎智能而言,AI 真正走進製造現場的關鍵,在於不同世代、不同品牌的設備都能導入。只是對工業 AI 而言,降低導入門檻還不夠,更關鍵的是能否取得真實產線反覆驗證。對從中原大學研究成果衍生創立的智穎智能而言,桃園不只是公司所在地,也提供了技術走向市場的第一塊試驗場。「對新創來說,第一個就是要經費、要人才、要場域,再來就是客戶與合作夥伴資源。」張詠翔說。

成立初期,團隊透過桃園市政府研發補助、新創競賽與基地進駐等資源,降低早期研發與營運負擔。更重要的是,桃園密集的製造業聚落,本身就是智穎智能最直接的潛在市場。透過市府串聯工業區與在地企業,智穎智能在創業初期接觸到位於桃園的「良器」,成為公司第一個客戶。從概念驗證、產品調整到實際導入,合作一路延續至今。對必須進入產線反覆驗證才能成熟的工業 AI 而言,第一個願意開放場域的客戶,意義遠超過第一筆營收。

如今,從桃園製造現場磨出的解決方案也開始往海外走。「日本這一次,完完全全都是桃園市政府帶著我們去做這件事情。」張詠翔表示,透過市府帶領團隊前往日本神戶,智穎智能接觸當地官方與企業資源。在市府引薦下,團隊成功對接了神戶知名加速器,更取得日方針對外資新創設立公司與拓展市場的兩階段實質補助資訊。目前團隊正籌備日本布局,為下一階段海外市場拓展做準備。

智穎智能在 TaipeiPLAS 2026 台北國際塑橡膠工業展,展示 AI 智慧製造成果,現場商洽氣氛熱烈,成功吸引產業關注。
圖/ 智穎智能提供

AI 解決「怎麼生產」後,下一步是「替誰生產」

當 AI 開始解決「怎麼生產」,張詠翔看到的下一個問題,是「替誰生產」。部分製造商提高生產效率後反過來問他,如果我的產能多了 20%,但沒有多 20% 的訂單,我何必要做那麼快?

這個問題催生了智穎智能下一階段的製造媒合平台構想。隨著供應鏈分散至不同國家,品牌要在海外重新尋找符合特定規範與製程能力的供應商,也愈來愈困難。團隊因此希望串聯既有使用 AI 方案的製造商,讓品牌端能依條件尋找供應商,也讓製造端的閒置產能有機會被看見。團隊預計 2027 年上半年推進平台服務,初期規劃串聯超過 200 家製造商與破千台機器。

從中原大學的研究,到桃園工廠提供第一個實際驗證場域;從把老師傅經驗變成 AI「導航」,再走向能自行修正製程的「自駕」,智穎智能試圖數位化的,是製造業最難被保存的資產:人的經驗。而當全球供應鏈持續移動、製造基地愈來愈分散,這套從桃園工廠磨出的 AI,下一步不只要替老師傅找到數位接班人,也要重新連結散落全球的製造能力。
而「Meet 桃園+」也期盼持續透過計畫的媒體報導與宣傳資源,將更多像智穎智能這樣扎根在地、走出海外的創業故事傳遞出去,讓外界看見桃園豐沛且具實戰力的創新動能。

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