Wetware Computing: Khi Vi Khuẩn, Tế Bào Não Và Nấm Trở Thành Máy Tính

Không nỗ lực nào trong số này đang cố thay thế chiếc laptop của bạn. Điều chúng thực sự làm là mở ra một không gian thiết kế mới, nơi mạch điện là vật sống, có khả năng tự lắp ráp và vận hành bằng hóa học thay vì điện năng. Dưới đây là wetware thực sự là gì, ba cột mốc năm 2026 khớp với nhau ra sao, và mỗi hướng tiếp cận hiện làm được (và chưa làm được) những gì.

Wetware computing là gì?

Wetware là cách gọi vắn tắt cho vật chất sinh học — chủ yếu là tế bào thần kinh, tế bào não, vi khuẩn được biến đổi gen và các hệ sống tương tự — được xem như phần cứng tính toán. Thuật ngữ này mượn ý từ "hardware" và "software" để mô tả một lớp thứ ba: mạch hữu cơ, tự tổ chức, xử lý thông tin qua hóa học hoặc tín hiệu điện thay vì qua việc đóng/mở transistor.

Khái niệm này đã tồn tại trong các phòng thí nghiệm sinh học từ nhiều thập kỷ, nhưng đến năm 2026 nó mang một ý nghĩa rõ ràng hơn. Wetware nối tiếp một dòng nghiên cứu dài về việc dùng vật liệu sinh học để lưu trữ và xử lý dữ liệu, từ lưu trữ dữ liệu bằng DNA cho đến vi khuẩn biến đổi gen phục vụ năng lượng và vật liệu. Giới nghiên cứu hiện phân biệt ba nhóm wetware, mỗi nhóm dùng một chất nền sinh học khác nhau và phù hợp với một công việc khác nhau:

• Logic vi sinh vật biến đổi gen: Vi khuẩn hoặc nấm men được lập trình lại để các quần thể hoạt động như cổng logic, thực hiện các phép toán Boolean và số học thông qua tín hiệu phân tử.
• Bộ xử lý thần kinh: Tế bào thần kinh nuôi cấy trong phòng thí nghiệm được kết nối với điện cực silicon để hoạt động phát xung tự nhiên của chúng được đọc như một phép tính, hiện đang dùng cho suy luận AI tiêu thụ điện thấp.
• Bộ nhớ từ nấm và nấm nhầy: Mạng lưới sợi nấm (mycelium) được nối dây để hoạt động như memristor (điện trở có "trí nhớ"), lưu trạng thái qua phản ứng điện đối với các kích thích trước đó.

Đây không phải các hướng cạnh tranh nhau. Chúng đang cùng hội tụ về một kết luận: một lớp wetware có thể bổ trợ cho silicon ở những nơi sinh học có lợi thế cấu trúc — tiêu thụ điện cực thấp, tự phục hồi, khả năng sinh trưởng và cảm nhận hóa học, thay vì cạnh tranh về tốc độ xung nhịp thuần túy.

Transistor vi khuẩn sống của MIT: Logic từ tế bào biến đổi gen

Cột mốc rõ ràng nhất năm 2026 trong mảng logic vi sinh vật đến vào ngày 17/8, khi nhóm nghiên cứu tại MIT do Christopher Voigt — trưởng khoa Kỹ thuật Sinh học của trường — dẫn dắt, công bố mô tả về một "bo mạch sống" được tạo ra bằng cách in các transistor vi khuẩn. Nghiên cứu được đăng trên tạp chí Nature Chemical Biology, với nghiên cứu sinh sau tiến sĩ Hamid Doosthosseini là tác giả chính và cựu nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại MIT, Haorong Chen, là đồng tác giả.

Thay vì thiết kế toàn bộ mạch vào một tế bào duy nhất (cách tiếp cận tiêu chuẩn trong sinh học tổng hợp), nhóm MIT thiết kế năm chủng vi khuẩn Pantoea agglomerans — một loại vi khuẩn thường sống trên bề mặt thực vật — có thể được kết hợp theo các cách bố trí vật lý khác nhau để tạo ra bất kỳ mạch nào mong muốn:

• Hai chủng transistor, được bật/tắt bởi một phân tử nhỏ gọi là OC-6, và có khả năng phát hiện một phân tử thứ hai gọi là OC-12 làm tín hiệu đầu vào. Đầu ra của chúng là một phân tử thứ ba, OHC-14.
• Ba chủng relay (chuyển tiếp), dịch tín hiệu OHC-14 từ một quần thể sang tín hiệu mà quần thể tiếp theo có thể đọc được, giúp thông tin di chuyển theo một hướng trên đĩa thạch.

Mỗi quần thể được in cách quần thể lân cận khoảng năm milimét lên đĩa thạch (một môi trường nuôi cấy dạng gel) bằng robot xử lý chất lỏng, sau đó để phát triển trong bảy ngày. Nhóm MIT đã trình diễn các cổng logic đa đầu vào, cổng OR, cổng "imply", một bộ phân kênh (demultiplexer) định tuyến một tín hiệu tới nhiều đích, và một bộ cộng hai bit được xây từ 24 quần thể được nối dây — mạch lớn nhất được báo cáo trong nghiên cứu.

"Chúng tôi đã xây dựng một số thành phần kiến trúc máy tính cơ bản thường được sử dụng, nhưng bất kỳ phép toán nào cũng có thể được xây dựng chỉ từ năm chủng này," Doosthosseini nói trong thông cáo của MIT News. Voigt bổ sung rằng "về mặt tính toán, không có gì mà chiếc iPhone của bạn làm được mà những mạch này không thể làm," dù ông cũng thẳng thắn về sự đánh đổi: mỗi phép tính mất khoảng tám tiếng đồng hồ — chậm theo tiêu chuẩn điện tử, nhưng nhanh theo thang thời gian của sinh học thực vật.

Ứng dụng gần nhất được nhắm tới là nông nghiệp. Các mạch này có thể phủ lên rễ hoặc lá cây trồng, cảm nhận hạn hán hoặc sâu bệnh và kích hoạt phản ứng tại chỗ, chẳng hạn như sản sinh ra chất diệt nấm. Nghiên cứu được tài trợ một phần bởi Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến Quốc phòng Hoa Kỳ (DARPA) và Cơ quan Hoạt động Nghiên cứu Tiên tiến Tình báo Hoa Kỳ (IARPA).

Trung tâm dữ liệu chạy bằng tế bào thần kinh của Singapore

Hai tuần trước bài báo của MIT, vào ngày 6/8/2026, một cột mốc wetware rất khác đã đi vào hoạt động. Trường Y Yong Loo Lin thuộc Đại học Quốc gia Singapore (NUS Medicine), công ty vận hành trung tâm dữ liệu DayOne có trụ sở tại Singapore, và công ty công nghệ sinh học Cortical Labs của Melbourne đã cùng công bố cái mà họ gọi là trung tâm dữ liệu sinh học vận hành độc lập đầu tiên trên thế giới, đặt tại Viện Khoa học Sự sống của NUS.
 

Hệ thống gồm 20 đơn vị điện toán sinh học CL1 xếp chồng trong một giá server. Mỗi CL1 chứa ít nhất 200.000 tế bào thần kinh người nuôi cấy trong phòng thí nghiệm, có nguồn gốc từ tế bào máu được lập trình lại thành tế bào gốc rồi định hướng phát triển thành tế bào thần kinh vỏ não, đặt trên một chip silicon gắn vi điện cực. Trên toàn bộ giá server, cơ sở này chứa khoảng ít nhất 4 triệu tế bào thần kinh sống trao đổi tín hiệu điện với phần cứng thông thường, và hoạt động của chúng được diễn giải thành sức mạnh tính toán.

Theo lời giới thiệu của Hon Weng Chong, người sáng lập kiêm CEO của Cortical Labs, các trung tâm dữ liệu sinh học phù hợp với những ứng dụng nơi dữ liệu huấn luyện khan hiếm và điều kiện thay đổi nhanh: khám phá thuốc, phát hiện bất thường trong an ninh mạng, và điều khiển robot. Mỗi CL1 tiêu thụ khoảng 30 watt, so với khoảng 700 watt của một GPU Nvidia H100 cao cấp khi hoạt động hết công suất — dù phép so sánh này không hoàn toàn tương đương vì hai kiến trúc giải quyết những bài toán khác nhau. Tế bào thần kinh cần được "cho ăn" ba ngày một lần bằng hỗn hợp đường, vi chất dinh dưỡng và chất đệm pH, với khí CO₂, oxy và nitơ được bơm vào bởi một hệ thống hỗ trợ sự sống riêng, và các mẻ nuôi cấy thường kéo dài khoảng sáu tháng trước khi phải thay mới.

DayOne — công ty vừa khép lại vòng gọi vốn 4,5 tỷ USD vào tháng 6/2026 với mức định giá 20 tỷ USD được báo cáo — cho biết có thể mở rộng cơ sở tại Singapore từ 20 lên tới 1.000 đơn vị. Công ty mô tả nguyên mẫu này là bước "chuyển cuộc trò chuyện từ nghiên cứu sang ứng dụng thương mại" đối với điện toán sinh học.

Việc hai sự kiện diễn ra gần nhau về thời gian không phải ngẫu nhiên. Bài báo của MIT và nguyên mẫu tại Singapore đều được công bố chính thức vào giữa tháng 8, và cả hai đều phản ánh cùng một đặt cược: rằng tế bào sống có thể làm được những việc hữu ích mà silicon khó lòng tự làm, với mức tiêu thụ điện mà silicon không thể sánh kịp.

Memristor từ nấm: Bộ nhớ làm từ sợi nấm

Trong khi logic từ vi khuẩn và xử lý bằng tế bào thần kinh đang chiếm sóng truyền thông, một hướng wetware thứ ba đã âm thầm chín muồi phía sau: memristor từ nấm — thiết bị bộ nhớ được tạo từ mạng lưới sợi giống như chỉ, hay mycelium, mà nấm phát triển dưới lòng đất.

Một nghiên cứu năm 2025 từ Đại học bang Ohio, công bố trên tạp chí PLoS One, đã huấn luyện mycelium của nấm hương (Lentinula edodes) để hoạt động như memristor hữu cơ. Memristor là các phần tử mạch thụ động có điện trở phụ thuộc vào lịch sử điện áp đã áp lên chúng, khiến chúng hữu ích làm ô nhớ và làm khối xây dựng cho điện toán "thần kinh mô phỏng" (neuromorphic) lấy cảm hứng từ não bộ. Nhóm nghiên cứu tại Ohio State cho thấy memristor từ nấm có thể được nuôi trồng, huấn luyện, và bảo quản qua quá trình khử nước, đồng thời có thể chuyển đổi giữa các trạng thái điện ở tần số lên tới 5,85 kHz với độ chính xác khoảng 90%. Đáng chú ý, mycelium nấm hương đã cho thấy khả năng kháng bức xạ, gợi mở tiềm năng ứng dụng trong hàng không vũ trụ — nơi thiết bị điện tử thông thường dễ hỏng hóc.

Đây là một điểm khác trên quang phổ wetware. Transistor vi khuẩn chậm nhưng dễ ghép nối (composable); tế bào thần kinh nhanh nhưng dễ tổn thương; mycelium nằm ở giữa, có khả năng thể hiện hành vi bộ nhớ tương tự (analogue) ở tốc độ bắt đầu chồng lấn với các memristor silicon cấp thấp. Nghiên cứu này tiếp nối một chuỗi dài các công trình về "điện tử từ nấm" đã tạo ra chất nền mạch phân hủy sinh học, cảm biến nhiệt tự phục hồi, và chip điện toán dạng "reservoir" (bể chứa tính toán) làm từ vật liệu có nguồn gốc từ nấm.

Điều khiến mycelium hấp dẫn như một chất nền không chỉ nằm ở hành vi điện của nó mà còn ở vòng đời của nó. Mycelium có thể được nuôi trồng ở nhiệt độ phòng, tạo hình tùy ý, và ủ phân khi hết vòng đời, tránh được phần lớn năng lượng và chất thải liên quan đến việc sản xuất chip. Sự đánh đổi nằm ở khả năng tái lập: biến thiên sinh học giữa các mẫu cần được hiệu chỉnh trước khi các thiết bị dựa trên mycelium có thể mở rộng quy mô.

Wetware so với silicon và AI

Câu trả lời trung thực cho câu hỏi "wetware so sánh thế nào?" là: nó không cạnh tranh với H100 trong trung tâm dữ liệu của bạn. Nó cạnh tranh với silicon ở những ngách cụ thể, nơi silicon có bất lợi về mặt cấu trúc.

Khung khái niệm "wetware AI" nổi lên trong năm 2026 cụ thể nói về các tác vụ AI mà GPU truyền thống xử lý kém: các bài toán có ít dữ liệu huấn luyện, điều kiện thay đổi theo thời gian thực, và các quyết định có lợi từ độ chính xác tương tự (analogue) hơn là số (digital). Cortical Labs từng nói rõ rằng trung tâm dữ liệu sinh học của họ được định vị để bổ trợ cho AI ở những nơi dữ liệu khan hiếm, chứ không thay thế các cụm GPU.

Lợi thế cấu trúc khác nằm ở khả năng tích hợp hóa học. Một transistor vi khuẩn không cần cảm biến riêng để phát hiện thuốc trừ sâu trong đất; logic phân tử của nó vốn đã "nói" ngôn ngữ của môi trường xung quanh. Đó chính là canh bạc mà MIT đang đặt cược cho ứng dụng nông nghiệp, và đó là một loại năng lực mà silicon không có gì tương đương.

Ứng dụng thực tế và giới hạn khó vượt qua

Dù có nhiều động lực, mọi nỗ lực wetware trong năm 2026 đều chia sẻ một danh sách ngắn các ràng buộc khó.

Tốc độ. Mạch vi khuẩn của MIT mất khoảng tám giờ cho mỗi phép tính. Các CL1 tại Singapore hoạt động ở thang thời gian thần kinh (mili giây mỗi xung) nhưng đòi hỏi phần cứng silicon đáng kể để đọc và diễn giải hoạt động. Memristor từ nấm chuyển đổi ở tốc độ kilohertz, thấp hơn nhiều so với silicon. Điều này không quan trọng đối với các trường hợp sử dụng dự kiến, nhưng nó loại trừ khả năng cạnh tranh trực tiếp với CPU đa dụng.

Khả năng tái lập. Các hệ sống thì trôi dạt. Mẻ nuôi cấy cần được cho ăn, làm mới và hiệu chỉnh. Cortical Labs thay tế bào thần kinh khoảng sáu tháng một lần. Quần thể vi khuẩn phải được nuôi mới. Thiết bị mycelium biến thiên giữa các mẫu. Việc thiết kế kỹ thuật để khắc phục điều này là một bài toán nghiên cứu đang hoạt động, chứ chưa phải đã được giải quyết xong xuôi.

Quy mô và chuỗi cung ứng. Mở rộng quy mô điện toán sinh học đòi hỏi chuỗi cung ứng sinh học: cơ sở nuôi cấy tế bào, môi trường nuôi cấy vô trùng, hỗn hợp khí, và kỹ thuật viên được đào tạo. Đó là một phần lý do quan hệ đối tác Cortical Labs/DayOne tại Singapore quan trọng: đây là nỗ lực đầu tiên tích hợp wetware vào hoạt động trung tâm dữ liệu thông thường.

Đạo đức và quản lý. Mạch vi khuẩn ít gây tranh cãi hơn so với hệ thống dùng tế bào thần kinh người, nhưng việc sử dụng tế bào có nguồn gốc từ người ở quy mô lớn đã bắt đầu thu hút sự chú ý của cơ quan quản lý, đặc biệt xoay quanh vấn đề đồng thuận, an toàn sinh học, và ranh giới giữa "thiết bị" và "sinh vật".

Nơi công nghệ này gần với việc triển khai thực tế nhất cũng là nơi ít gây tranh cãi nhất: cảm biến nông nghiệp, giám sát môi trường, và suy luận biên (edge inference) tiêu thụ điện thấp. Đây chính là các mục tiêu mà nhóm MIT, Cortical Labs và nhóm Ohio State đều nêu tên trong các phát biểu công khai của mình.

Con đường phía trước cho điện toán sinh học

Các cột mốc năm 2026 nên được hiểu như một sự kiện đồng bộ hóa hơn là một sự trùng hợp ngẫu nhiên. Ba phòng thí nghiệm độc lập trên ba châu lục, làm việc trên ba chất nền sinh học khác nhau, đều cho ra kết quả nổi bật trong cùng một mùa hè. Sự đồng bộ đó cho thấy một lĩnh vực đang tiến gần tới điểm bước ngoặt, nơi câu hỏi chuyển từ "liệu sinh học có thể tính toán không?" sang "sinh học nên tính toán điều gì?".

Ba diễn biến gần trong tương lai gần đáng để theo dõi:

• Ngăn xếp lai giữa wetware và silicon: Kỳ vọng sẽ có thêm nhiều kiến trúc giống CL1 của Cortical Labs, nơi một thành phần sinh học xử lý một loại quyết định cụ thể (suy luận dữ liệu thưa, cảm nhận hóa học, hoặc bộ nhớ tương tự) trong khi silicon đảm nhận phần còn lại. Trung tâm dữ liệu sinh học tại Singapore là hình mẫu cho hướng này.
• Mạch vi sinh vật triển khai tại hiện trường: Đề xuất nông nghiệp của nhóm MIT (vi khuẩn phủ rễ cây phát hiện hạn hán hoặc sâu bệnh và phản ứng bằng chất diệt nấm) là kịch bản triển khai đại trà khả thi đầu tiên cho logic sống được biến đổi gen. Các thử nghiệm tại nhà kính có thể khả thi trong vòng hai đến ba năm tới.
• Thiết bị bộ nhớ dựa trên mycelium: Memristor từ nấm là chất nền wetware gần nhất với một sản phẩm bộ nhớ không mất dữ liệu (non-volatile) thương mại, nhưng khả năng tái lập và đóng gói vẫn chưa được giải quyết. Nếu xuất hiện một phương pháp chế tạo cho phép nuôi trồng và đóng gói bộ nhớ mycelium ở quy mô lớn, nó sẽ mở khóa những con chip neuromorphic phân hủy sinh học, tiêu thụ điện thấp.

Không có điều nào trong số này có nghĩa là chiếc máy tính tiếp theo của bạn sẽ chạy bằng vi khuẩn. Nhưng nó có nghĩa là kiến trúc của ngành máy tính giờ đây đã có một nhánh thứ ba trên cây phả hệ, bên cạnh silicon và lượng tử, và nhánh đó cuối cùng cũng đang cho ra những kết quả mà ta có thể chỉ ra và đo lường được. Wetware không còn là một thí nghiệm tư duy nữa. Đó là một ngành kỹ thuật đang hình thành, và 2026 là năm nó bắt đầu hành xử như vậy.

Câu hỏi thường gặp

Wetware trong điện toán là gì? Wetware chỉ vật chất sinh học — chủ yếu là tế bào thần kinh, tế bào não, vi sinh vật biến đổi gen và các hệ sống tương tự — được sử dụng làm phần cứng tính toán. Khác với chip silicon hay bộ xử lý lượng tử, wetware xử lý thông tin thông qua hóa học, tín hiệu điện, hoặc cả hai, sử dụng chính bộ máy sinh học mà tế bào sống dùng để giao tiếp và phản ứng với môi trường xung quanh. Thuật ngữ này mượn từ "hardware" và "software", chỉ lớp hữu cơ, tự tổ chức nằm bên dưới cả hai.

Có tồn tại một chiếc máy tính được xây dựng từ tế bào não không? Có. Cortical Labs, một công ty công nghệ sinh học của Úc, bán ra CL1 — một đơn vị điện toán sinh học chứa khoảng 200.000 tế bào thần kinh người nuôi cấy trong phòng thí nghiệm trên một chip silicon gắn vi điện cực. Vào tháng 8/2026, trung tâm dữ liệu sinh học vận hành độc lập đầu tiên, sử dụng 20 đơn vị CL1 và ít nhất 4 triệu tế bào thần kinh, đã đi vào hoạt động tại Đại học Quốc gia Singapore, phối hợp với công ty vận hành trung tâm dữ liệu DayOne.

Một chiếc máy tính từ não người có giá bao nhiêu? Giá cả cho phần cứng điện toán sinh học thương mại chưa được công bố rộng rãi, do công nghệ này còn ở giai đoạn thương mại hóa sớm. Cortical Labs đã bán các đơn vị CL1 cho các viện nghiên cứu và hiện đang cung cấp cho cơ sở của DayOne tại Singapore ở quy mô lớn. Giới phân tích kỳ vọng giá thuê điện toán wetware sẽ nằm giữa mức giá thuê GPU cloud thông thường và chi phí vận hành một phòng thí nghiệm nuôi cấy tế bào nhỏ — vốn không hề rẻ. Bài toán kinh tế dựa trên hiệu quả năng lượng: một CL1 tiêu thụ khoảng 30 watt, so với khoảng 700 watt của một GPU Nvidia H100 cao cấp khi chạy hết công suất.

Chúng ta đã gần đến mức tải lên (upload) tâm trí con người chưa? Việc tải lên tâm trí vẫn còn mang tính suy đoán. Các hệ thống wetware hiện nay chỉ kết nối với các quần thể tế bào thần kinh nhỏ (hàng trăm nghìn tế bào mỗi đơn vị CL1) để thực hiện các tác vụ tính toán cụ thể; chúng không sao chép lại mạng lưới kết nối 86 tỷ tế bào thần kinh của một bộ não người. Các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực điện toán sinh học xem công nghệ này như một cách để xây dựng các loại bộ xử lý mới, chứ không phải một con đường dẫn tới việc mô phỏng toàn bộ não.

Đâu là những ví dụ về wetware computing? Ba ví dụ minh họa cho lĩnh vực này vào năm 2026: transistor vi khuẩn sống của MIT, thực hiện logic Boolean và phép cộng hai bit trên đĩa thạch bằng vi khuẩn Pantoea agglomerans biến đổi gen; CL1 của Cortical Labs, sử dụng tế bào thần kinh người trên điện cực silicon để suy luận AI tiêu thụ điện thấp; và memristor từ nấm của Đại học bang Ohio, sử dụng mycelium nấm hương làm thiết bị bộ nhớ tương tự chuyển đổi ở tốc độ kilohertz.

Những công ty nào đang nghiên cứu wetware computing? Những tên tuổi thương mại nổi bật nhất năm 2026 gồm Cortical Labs (Úc) — xây dựng bộ xử lý dựa trên tế bào thần kinh và hợp tác với DayOne của Singapore để triển khai trung tâm dữ liệu; Pivot Bio — ứng dụng vi sinh vật biến đổi gen vào nông nghiệp bền vững; và một số nhóm học thuật đang thương mại hóa nghiên cứu của mình thông qua các startup, bao gồm nhóm tại Ohio State phát triển memristor từ nấm. Các công ty bán dẫn và công nghệ sinh học lớn hơn đang theo dõi sát lĩnh vực này nhưng chưa công bố sản phẩm wetware thương mại nào.

Wetware computing có liên quan đến "trí thông minh organoid" (organoid intelligence) không? Có. Trí thông minh organoid là khái niệm bao trùm rộng hơn cho bất kỳ hệ thống nào sử dụng các mẻ nuôi cấy tế bào não hoặc cấu trúc sinh học giống não làm chất nền tính toán. Wetware computing là ngành kỹ thuật lấy nghiên cứu về trí thông minh organoid và biến nó thành phần cứng có thể triển khai được. Cortical Labs, chẳng hạn, mô tả công việc của mình là cầu nối giữa trí thông minh organoid và điện toán thương mại.