Dijital teknoloji biyolojiye, DNA'ya ve beyne biraz daha yakın

Elon Musk, yakın gelecekte insanların tam teşekküllü bir beyin-bilgisayar arayüzü oluşturabileceklerini garanti ediyor. Bu arada, önce domuzlar, daha sonra da maymunlar üzerinde hayvanlar üzerinde yaptığı deneyleri zaman zaman duyuyoruz. Musk'ın kendi yolunu bulacağı ve bir kişinin kafasına bir iletişim terminali yerleştirebileceği fikri bazılarını büyülerken bazılarını korkutuyor.

O sadece yeni üzerinde çalışmıyor misk. İngiltere, İsviçre, Almanya ve İtalya'dan bilim adamları geçtiğimiz günlerde bir araya getiren bir projenin sonuçlarını açıkladılar. doğal yapay nöronlar (bir). Bütün bunlar, biyolojik ve "silikon" nöronların birbirleriyle iletişim kurmasını sağlayan İnternet aracılığıyla yapılır. Deney, daha sonra sinyal vermek için kullanılan sıçanlarda büyüyen nöronları içeriyordu. Grup lideri Stefano Vassanelli bilim adamlarının ilk kez bir çip üzerine yerleştirilen yapay nöronların biyolojik olanlarla doğrudan bağlantılı olabileceğini göstermeyi başardıklarını bildirdi.

Araştırmacılar yararlanmak istiyor yapay sinir ağları beynin hasarlı bölgelerinin düzgün işleyişini geri yükleyin. Nöronlar özel bir implanta yerleştirildikten sonra, beynin doğal koşullarına uyum sağlayacak bir tür protez görevi görecektir. Bilimsel Raporlardaki bir makalede projenin kendisi hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz.

Facebook beyninize girmek istiyor

Bu tür yeni teknolojilerden korkanlar haklı olabilir, özellikle bunu duyduğumuzda mesela beynimizin “içeriği”ni seçmek isteriz. Ekim 2019'da Facebook destekli araştırma merkezi Chan Zuckerberg BioHub tarafından düzenlenen bir etkinlikte, fare ve klavyenin yerini alacak beyin kontrollü taşınabilir cihazların umutlarından bahsetti. CNBC tarafından alıntılanan Zuckerberg, “Amaç, sanal veya artırılmış gerçeklikteki nesneleri düşüncelerinizle kontrol edebilmek” dedi. Facebook, beyin-bilgisayar arayüz sistemleri geliştiren bir girişim olan CTRL-labs'i neredeyse bir milyar dolara satın aldı.

Beyin-bilgisayar arayüzü üzerindeki çalışmalar ilk olarak 8'de Facebook F2017 konferansında duyuruldu. Şirketin uzun vadeli planına göre, bir günlük non-invaziv giyilebilir cihazlar, kullanıcıların kelimeleri sadece düşünerek yaz. Ancak bu tür bir teknoloji, özellikle dokunmatik, istilacı olmayan arayüzlerden bahsettiğimiz için hala çok erken bir aşamada. “Beyinde olup bitenleri motor aktiviteye çevirme yetenekleri sınırlıdır. Büyük fırsatlar için bir şeylerin implante edilmesi gerekiyor, ”dedi Zuckerberg yukarıda belirtilen toplantıda.

İnsanlar, dizginlenemez iştahlarıyla bilinen insanlarla bağlantı kurmak için kendilerine "bir şey yerleştirme" izni verecek mi? facebook'tan özel veriler? (2) Belki de, özellikle onlara okumak istemedikleri makalelerden kesitler sunduğunda, böyle insanlar bulunabilir. Aralık 2020'de Facebook, çalışanlarına, kullanıcıların okumak zorunda kalmaması için bilgileri özetlemek için bir araç üzerinde çalıştığını söyledi. Aynı toplantıda, insan düşüncelerini tespit etmek ve bunları web sitesinde eylemlere dönüştürmek için bir sinir sensörü için başka planlar sundu.

2. Facebook'un beyni ve arayüzleri

Beyin verimli bilgisayarlar nelerden yapılmıştır?

Bu projeler oluşturulacak tek çaba değil. Bu dünyaların yalnızca bağlantısı, izlenen tek amaç değildir. var mesela. nöromorfik mühendislik, makinelerin yeteneklerini yeniden yaratmayı amaçlayan bir trend İnsan beyniörneğin, enerji verimliliği açısından.

Silikon teknolojilerine bağlı kalırsak, 2040 yılına kadar küresel enerji kaynaklarının bilgi işlem ihtiyaçlarımızı karşılayamayacağı tahmin ediliyor. Bu nedenle, verileri daha hızlı ve en önemlisi enerjiyi daha verimli işleyebilen yeni sistemlerin geliştirilmesine acilen ihtiyaç duyulmaktadır. Bilim adamları, taklit tekniklerinin bu hedefe ulaşmanın bir yolu olabileceğini uzun zamandır biliyorlar. İnsan beyni.

W silikon bilgisayarlar farklı işlevler farklı fiziksel nesneler tarafından gerçekleştirilir, bu da işlem süresini artırır ve büyük ısı kayıplarına neden olur. Buna karşılık, beyindeki nöronlar, en gelişmiş bilgisayarlarımızın voltajının on katı kadar geniş bir ağ üzerinden eşzamanlı olarak bilgi gönderip alabilir.

Beynin silikon muadillerine göre en büyük avantajı, verileri paralel olarak işleme yeteneğidir. Nöronların her biri binlerce diğerine bağlıdır ve hepsi veri için girdi ve çıktı görevi görebilir. Bizim yaptığımız gibi bilgiyi depolayabilmek ve işleyebilmek için, nöronlarda olduğu gibi bir iletim durumundan öngörülemezlik durumuna hızlı ve sorunsuz geçiş yapabilen fiziksel materyaller geliştirmek gerekir. 

Birkaç ay önce, Matter dergisinde bu özelliklere sahip bir malzemenin incelenmesi hakkında bir makale yayınlandı. Texas A&M Üniversitesi'ndeki bilim adamları, sıcaklık, voltaj ve akımdaki değişikliklere tepki olarak iletim durumları arasında salınım yapma yeteneğini gösteren β'-CuXV2O5 bileşik sembolünden nanoteller yarattılar.

Daha yakından incelendikten sonra, bu yeteneğin bakır iyonlarının β'-CuxV2O5 boyunca hareketinden kaynaklandığı bulundu. elektron hareketi ve malzemenin iletken özelliklerini değiştirir. Bu fenomeni kontrol etmek için, β'-CuxV2O5'te biyolojik nöronların birbirine sinyal gönderdiğinde meydana gelene çok benzer bir elektrik darbesi üretilir. Beynimiz, belirli nöronları anahtar zamanlarda benzersiz bir sırayla ateşleyerek çalışır. İster bir hafızayı hatırlamak isterse fiziksel bir aktivite gerçekleştiriyor olsun, bir dizi nöral olay bilginin işlenmesine yol açar. β'-CuxV2O5 ile şema aynı şekilde çalışacaktır.

DNA'daki sabit disk

Bir başka araştırma alanı da biyolojiye dayalı araştırmalardır. veri depolama yöntemleri. MT'de de birçok kez anlattığımız fikirlerden biri şudur. DNA'da veri depolama, umut verici, son derece kompakt ve kararlı bir depolama ortamı olarak kabul edilir (3). Diğerlerinin yanı sıra, canlı hücrelerin genomlarında veri depolamaya izin veren çözümler vardır.

2025 yılına kadar, dünya çapında her gün yaklaşık beş yüz exabyte veri üretileceği tahmin ediliyor. Bunları saklamak hızlı bir şekilde kullanımı pratik olmayabilir. geleneksel silikon teknolojisi. DNA'daki bilgi yoğunluğu, potansiyel olarak geleneksel sabit disklerden milyonlarca kat daha yüksektir. Bir gram DNA'nın 215 milyon gigabayta kadar içerebileceği tahmin edilmektedir. Ayrıca uygun şekilde saklandığında çok kararlıdır. 2017'de bilim adamları, 700 yıl önce yaşamış soyu tükenmiş bir at türünün tam genomunu çıkardılar ve geçen yıl, bir milyon yıl önce yaşamış bir mamuttan DNA okundu.

Asıl zorluk bir yol bulmaktır. bileşik dijital Dünya i genlerin biyokimyasal dünyasıyla ilgili veriler. şu anda yaklaşık DNA sentezi laboratuvarda ve maliyetler hızla düşse de, hala zor ve maliyetli bir iştir. Sentezlendikten sonra, diziler yeniden kullanıma hazır olana veya CRISPR gen düzenleme teknolojisi kullanılarak canlı hücrelere eklenene kadar in vitro olarak dikkatlice saklanmalıdır.

Columbia Üniversitesi araştırmacıları, doğrudan dönüşüme izin veren yeni bir yaklaşım sergilediler. dijital elektronik sinyaller canlı hücrelerin genomlarında depolanan genetik verilere dönüştürülür. Singularity Hub ekip üyelerinden Harris Wang, “Gerçek zamanlı olarak hesaplayabilen ve fiziksel olarak yeniden yapılandırabilen hücresel sabit diskleri hayal edin” dedi. "İlk adımın, in vitro DNA sentezine ihtiyaç duymadan ikili verileri doğrudan hücrelere kodlayabilmek olduğuna inanıyoruz."

Çalışma, CRISPR tabanlı bir hücre kaydediciye dayanmaktadır. kamyonet Daha önce E. coli bakterileri için geliştirilmiş olup, hücre içinde belirli DNA dizilerinin varlığını tespit eder ve bu sinyali organizmanın genomunda kaydeder. Sistem, belirli biyolojik sinyallere yanıt veren DNA tabanlı bir "sensör modülüne" sahiptir. Wang ve meslektaşları, sensör modülünü başka bir ekip tarafından geliştirilen ve elektrik sinyallerine yanıt veren bir biyosensör ile çalışacak şekilde uyarladı. Nihayetinde bu, araştırmacıların bakteri genomunda dijital bilgilerin doğrudan kodlanması. Bir hücrenin depolayabileceği veri miktarı oldukça küçüktür, sadece üç bit.

Böylece bilim adamları, aynı anda farklı 24 bitlik veri parçalarıyla 3 farklı bakteri popülasyonunu toplam 72 bit için kodlamanın bir yolunu buldular. "Merhaba dünya!" mesajlarını kodlamak için kullandılar. bakterilerde. ve havuzlanmış popülasyonu sıralayarak ve özel olarak tasarlanmış bir sınıflandırıcı kullanarak mesajı yüzde 98 doğrulukla okuyabildiklerini gösterdiler. 

Açıkçası, 72 bit kapasiteden uzak. yığın Bellek modern sabit diskler. Ancak bilim adamları, çözümün hızla ölçeklenebileceğine inanıyor. Hücrelerde veri depolama bilim adamlarına göre diğer yöntemlerden çok daha ucuz genlerde kodlamaçünkü karmaşık yapay DNA sentezinden geçmek yerine daha fazla hücre büyütebilirsiniz. Hücreler ayrıca DNA'yı çevresel hasardan korumak için doğal bir yeteneğe sahiptir. Bunu, sterilize edilmemiş saksı toprağına E. coli hücreleri ekleyerek ve ardından toprağın ilişkili mikrobiyal topluluğunu sıralayarak onlardan 52 bitlik mesajın tamamını güvenilir bir şekilde çıkararak gösterdiler. Bilim adamları, mantıksal ve hafıza işlemlerini gerçekleştirebilmeleri için hücrelerin DNA'sını da tasarlamaya başladılar.

4. Transhümanist tekilliğin evrimin bir sonraki aşaması olarak vizyonu

entegrasyon bilgisayar teknisyeni i telekomünikasyon diğer fütüristlerin de öngördüğü transhümanist "tekillik" kavramlarıyla güçlü bir şekilde ilişkilidir (4). Beyin-makine arayüzleri, sentetik nöronlar, genomik verilerin depolanması - tüm bunlar bu yönde gelişebilir. Tek bir sorun var - bunlar, araştırmanın çok erken aşamasında olan tüm yöntemler ve deneyler. O halde bu gelecekten korkanlar huzur içinde yatsınlar, insan-makine bütünleşmesine meraklı olanlar ise sakinleşmeli.