Một trung tâm dữ liệu tại Singapore đang vận hành theo cách chưa từng có: thay vì chỉ dựa vào chip silicon, hệ thống sử dụng khoảng 16 triệu tế bào thần kinh người sống để xử lý thông tin. Đây được giới thiệu là trung tâm dữ liệu sinh học đầu tiên trên thế giới.
Dự án được triển khai bởi Trường Y Yong Loo Lin thuộc Đại học Quốc gia Singapore (NUS), phối hợp với startup điện toán sinh học Cortical Labs và công ty phát triển trung tâm dữ liệu DayOne. Hệ thống được đặt tại Viện Khoa học Sự sống NUS và gồm 20 máy tính sinh học CL1.
Mỗi CL1 sử dụng khoảng 800.000 tế bào não người được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm. Tính trên toàn bộ 20 thiết bị, hệ thống có khoảng 16 triệu tế bào thần kinh được nuôi từ tế bào gốc và kết nối với các chip silicon thông qua các mảng vi điện cực. Nhờ đó, tín hiệu điện có thể truyền qua lại giữa tế bào thần kinh và hệ thống máy tính kỹ thuật số.
Đây là điểm khác biệt căn bản so với trung tâm dữ liệu truyền thống. Các hệ thống thông thường dựa vào bộ xử lý silicon và sử dụng nhiều thiết bị làm mát để vận hành các tác vụ như điện toán đám mây, lưu trữ dữ liệu hay cung cấp dịch vụ trực tuyến. Với CL1, một phần quá trình xử lý được thực hiện bởi mô sống, hay còn gọi là “wetware”.
Để những “bộ xử lý” đặc biệt này hoạt động, trung tâm dữ liệu phải duy trì chúng như những hệ thống sống thực sự. Giá đỡ máy chủ được tích hợp hệ thống hỗ trợ sự sống có nhiệm vụ điều chỉnh nhiệt độ, duy trì cân bằng chất lỏng và cung cấp chất dinh dưỡng cho các tế bào. Theo thông tin được công bố, hệ thống có thể duy trì các tế bào hoạt động trong khoảng 6 tháng.
Điều khiến công nghệ này đáng chú ý không chỉ nằm ở việc đưa tế bào thần kinh vào một trung tâm dữ liệu, mà còn ở khả năng tiết kiệm năng lượng được nhóm phát triển nhấn mạnh.
Một máy tính sinh học CL1 tiêu thụ khoảng 30 W, bao gồm cả hệ thống hỗ trợ sự sống. Con số này thấp hơn đáng kể so với mức tiêu thụ điện có thể lên tới hơn 700 W của một GPU Nvidia H100 cao cấp.
Sự chênh lệch này trở nên đáng chú ý trong bối cảnh nhu cầu điện của các trung tâm dữ liệu đang tăng mạnh cùng sự phát triển của AI. Theo số liệu được bài viết dẫn từ Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), lượng điện mà các trung tâm dữ liệu sử dụng đã tăng 17% trong năm 2025.
Tuy nhiên, mục tiêu của Cortical Labs không phải thay thế hoàn toàn máy tính silicon bằng tế bào thần kinh. Công ty định hướng điện toán sinh học trở thành một phương pháp bổ sung, đặc biệt trong những nhiệm vụ mà khả năng học hỏi từ lượng dữ liệu hạn chế và thích ứng với điều kiện thay đổi có thể mang lại lợi thế.
Những ứng dụng được nhắc tới bao gồm phát hiện thuốc, phát hiện gian lận và robot có khả năng thích nghi. Theo Cortical Labs, hệ thống thần kinh sống có khả năng học từ lượng thông tin hạn chế, trong khi các hệ thống AI truyền thống thường cần lượng dữ liệu lớn hơn để đạt hiệu quả cao.
Dự án vì thế không chỉ là một thử nghiệm về một loại máy tính mới. Với NUS, việc kết hợp tế bào thần kinh người với phần cứng và phần mềm còn tạo ra một nền tảng để nghiên cứu cách hệ thần kinh học tập và thích nghi ngay ở cấp độ sinh học.
Hệ thống đã được giới thiệu và trình diễn vào ngày 6/8, với hơn 80 khách mời chứng kiến CL1 cùng các hệ thống Cortical Cloud hoạt động, bao gồm cả quá trình tích hợp mảng vi điện cực và hoạt động của mạng lưới thần kinh theo thời gian thực.
Nếu các trung tâm dữ liệu hiện nay đang ngày càng phụ thuộc vào những con chip mạnh hơn và tiêu thụ nhiều điện hơn, Singapore đang thử một hướng hoàn toàn khác: đưa chính tế bào thần kinh sống vào trong hệ thống máy tính.
Và thay vì chỉ nghiên cứu chúng trong phòng thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã đưa những “bộ xử lý sinh học” này vào một giá đỡ máy chủ thực sự, mở ra một hướng tiếp cận mới cho điện toán tiết kiệm năng lượng và thích nghi.
Nguyễn Hải
