Teknolojia ya dijiti iko karibu kidogo na biolojia, DNA na ubongo

Elon Musk anahakikishia kwamba katika siku za usoni watu wataweza kuunda kiolesura kamili cha ubongo-kompyuta. Wakati huo huo, tunasikia mara kwa mara kuhusu majaribio yake juu ya wanyama, kwanza juu ya nguruwe, na hivi karibuni juu ya nyani. Wazo kwamba Musk atapata njia yake na kuwa na uwezo wa kuingiza terminal ya mawasiliano katika kichwa cha mtu huwavutia wengine, huwatisha wengine.

Yeye hafanyi kazi mpya tu Musk. Wanasayansi kutoka Uingereza, Uswizi, Ujerumani na Italia hivi karibuni walitangaza matokeo ya mradi ambao umeunganishwa neurons bandia na asili (moja). Yote hii inafanywa kwa njia ya mtandao, ambayo inaruhusu neurons za kibiolojia na "silicon" kuwasiliana na kila mmoja. Jaribio lilihusisha ukuaji wa nyuroni katika panya, ambazo zilitumika kwa kuashiria. Kiongozi wa kikundi Stefano Vassanelli iliripoti kwamba wanasayansi kwa mara ya kwanza waliweza kuonyesha kwamba niuroni za bandia zilizowekwa kwenye chip zinaweza kuunganishwa moja kwa moja na zile za kibaolojia.

Watafiti wanataka kutumia mitandao ya neva bandia kurejesha utendaji mzuri wa maeneo yaliyoharibiwa ya ubongo. Baada ya kuingizwa kwenye implant maalum, neurons itafanya kama aina ya bandia ambayo itakabiliana na hali ya asili ya ubongo. Unaweza kusoma zaidi kuhusu mradi wenyewe katika makala katika Ripoti za Kisayansi.

Facebook inataka kuingia kwenye ubongo wako

Wale wanaoogopa teknolojia hiyo mpya wanaweza kuwa sahihi, hasa tunaposikia kwamba, kwa mfano, tungependa kuchagua "maudhui" ya ubongo wetu. Katika hafla iliyofanyika Oktoba 2019 na kituo cha utafiti kinachoungwa mkono na Facebook cha Chan Zuckerberg BioHub, alizungumza kuhusu matumaini ya vifaa vinavyobebeka vinavyodhibitiwa na ubongo ambavyo vitachukua nafasi ya kipanya na kibodi. "Lengo ni kuwa na uwezo wa kudhibiti vitu katika uhalisia pepe au ulioongezwa kwa mawazo yako," alisema Zuckerberg, aliyenukuliwa na CNBC. Facebook ilinunua CTRL-labs, kampuni inayoanzisha mifumo ya kiolesura cha ubongo na kompyuta, kwa karibu dola bilioni.

Kazi kwenye kiolesura cha ubongo-kompyuta ilitangazwa kwa mara ya kwanza kwenye mkutano wa Facebook F8 mnamo 2017. Kulingana na mpango wa muda mrefu wa kampuni, siku moja vifaa vya kuvaliwa visivyo vamizi vitaruhusu watumiaji kufanya hivyo andika maneno kwa kufikiria tu. Lakini aina hii ya teknolojia bado iko katika hatua ya mapema sana, haswa kwa vile tunazungumza kuhusu skrini ya kugusa, violesura visivyovamizi. "Uwezo wao wa kutafsiri kile kinachotokea katika ubongo katika shughuli za magari ni mdogo. Kwa fursa kubwa, kitu kinahitaji kupandikizwa,” Zuckerberg alisema katika mkutano uliotajwa hapo juu.

Je, watu watajiruhusu "kupandikiza kitu" ili kuungana na watu wanaojulikana kwa hamu yao isiyozuilika data binafsi kutoka facebook? (2) Labda watu kama hao watapatikana, haswa anapowapa nakala za nakala ambazo hawataki kusoma. Mnamo Desemba 2020, Facebook iliwaambia wafanyikazi kuwa inashughulikia zana ya kufupisha habari ili watumiaji wasilazimike kuisoma. Katika mkutano huo huo, aliwasilisha mipango zaidi ya sensor ya neva ili kugundua mawazo ya mwanadamu na kuyatafsiri kwa vitendo kwenye wavuti.

2. Ubongo na violesura vya Facebook

Kompyuta zenye ufanisi wa ubongo zimeundwa na nini?

Miradi hii sio juhudi pekee za kuundwa. Muunganisho tu wa malimwengu haya sio lengo pekee linalofuatwa. Kuna, kwa mfano. uhandisi wa neuromorphic, mwelekeo unaolenga kuunda upya uwezo wa mashine ubongo wa binadamu, kwa mfano, katika suala la ufanisi wake wa nishati.

Inatabiriwa kuwa kufikia 2040, rasilimali za nishati duniani hazitaweza kukidhi mahitaji yetu ya kompyuta ikiwa tutashikamana na teknolojia za silicon. Kwa hiyo, kuna haja ya haraka ya kuendeleza mifumo mpya ambayo inaweza kusindika data kwa kasi na, muhimu zaidi, nishati zaidi kwa ufanisi. Wanasayansi wamejua kwa muda mrefu kuwa mbinu za kuiga zinaweza kuwa njia mojawapo ya kufikia lengo hili. ubongo wa binadamu.

W kompyuta za silicon kazi tofauti zinafanywa na vitu tofauti vya kimwili, ambayo huongeza muda wa usindikaji na husababisha hasara kubwa za joto. Kinyume chake, niuroni katika ubongo zinaweza kutuma na kupokea taarifa kwa wakati mmoja kupitia mtandao mkubwa kwa mara kumi ya volteji ya kompyuta zetu za hali ya juu zaidi.

Faida kuu ya ubongo juu ya wenzao wa silicon ni uwezo wake wa kuchakata data kwa sambamba. Kila moja ya niuroni imeunganishwa kwa maelfu ya nyingine, na zote zinaweza kufanya kazi kama pembejeo na matokeo ya data. Ili kuwa na uwezo wa kuhifadhi na kuchakata taarifa, kama tunavyofanya, ni muhimu kuendeleza nyenzo za kimwili ambazo zinaweza kubadilika haraka na kwa urahisi kutoka kwa hali ya upitishaji hadi hali ya kutotabirika, kama ilivyo kwa niuroni. 

Miezi michache iliyopita, nakala ilichapishwa katika jarida la Matter kuhusu utafiti wa nyenzo zilizo na mali kama hizo. Wanasayansi katika Chuo Kikuu cha Texas A&M wameunda nanowires kutoka kwa alama ya kiwanja β'-CuXV2O5 inayoonyesha uwezo wa kuzunguka kati ya hali ya upitishaji kujibu mabadiliko ya halijoto, voltage na mkondo.

Baada ya uchunguzi wa karibu, iligundulika kuwa uwezo huu ni kwa sababu ya harakati ya ioni za shaba kote β'-CuxV2O5, ambayo husababisha. harakati za elektroni na hubadilisha mali ya conductive ya nyenzo. Ili kudhibiti jambo hili, msukumo wa umeme huzalishwa katika β'-CuxV2O5, sawa na ule unaotokea wakati niuroni za kibiolojia zinapotuma ishara kwa kila mmoja. Ubongo wetu hufanya kazi kwa kurusha niuroni fulani kwa nyakati muhimu katika mlolongo wa kipekee. Mlolongo wa matukio ya neva husababisha usindikaji wa habari, iwe ni kukumbuka kumbukumbu au kufanya shughuli za kimwili. Mpango na β'-CuxV2O5 utafanya kazi kwa njia sawa.

Hifadhi ngumu katika DNA

Sehemu nyingine ya utafiti ni utafiti kulingana na biolojia. njia za kuhifadhi data. Moja ya mawazo, ambayo pia tumeelezea mara nyingi katika MT, ni yafuatayo. uhifadhi wa data katika DNA, inachukuliwa kuwa njia ya kuhifadhi yenye kuahidi, iliyoshikana sana na thabiti (3). Miongoni mwa wengine, kuna ufumbuzi unaoruhusu kuhifadhi data katika jenomu za seli hai.

Kufikia 2025, inakadiriwa kuwa karibu exabytes mia tano za data zitatolewa kila siku ulimwenguni. Kuzihifadhi kunaweza kuwa ngumu kuzitumia haraka. teknolojia ya jadi ya silicon. Msongamano wa taarifa katika DNA ni uwezekano wa mamilioni ya mara zaidi ya ule wa diski kuu za kawaida. Inakadiriwa kuwa gramu moja ya DNA inaweza kuwa na gigabytes milioni 215. Pia ni imara sana inapohifadhiwa vizuri. Mnamo mwaka wa 2017, wanasayansi walitoa genome kamili ya aina ya farasi iliyopotea ambayo iliishi miaka 700 iliyopita, na mwaka jana, DNA ilisomwa kutoka kwa mamalia ambaye aliishi miaka milioni iliyopita.

Ugumu kuu ni kutafuta njia unganisho ulimwengu wa kidijitali i data na ulimwengu wa biochemical wa jeni. Kwa sasa ni kuhusu Usanisi wa DNA katika maabara, na ingawa gharama zinashuka kwa kasi, bado ni kazi ngumu na ya gharama kubwa. Mara tu baada ya kuunganishwa, mifuatano lazima ihifadhiwe kwa uangalifu katika vitro hadi iwe tayari kutumika tena au inaweza kuletwa kwenye seli hai kwa kutumia teknolojia ya kuhariri jeni ya CRISPR.

Watafiti wa Chuo Kikuu cha Columbia wameonyesha mbinu mpya inayoruhusu uongofu wa moja kwa moja ishara za elektroniki za dijiti katika data ya kijeni iliyohifadhiwa katika jenomu za chembe hai. "Fikiria diski ngumu za rununu ambazo zinaweza kukokotoa na kusanidi upya kimwili kwa wakati halisi," alisema Harris Wang, mmoja wa washiriki wa timu ya Singularity Hub. "Tunaamini kuwa hatua ya kwanza ni kuweza kusimba data ya jozi moja kwa moja kwenye seli bila hitaji la usanisi wa DNA wa ndani."

Kazi inatokana na kinasa sauti cha msingi cha CRISPR, ambacho Van iliyotengenezwa hapo awali kwa ajili ya bakteria ya E. koli, ambayo hutambua kuwepo kwa mfuatano fulani wa DNA ndani ya seli na kurekodi ishara hii katika jenomu ya kiumbe. Mfumo una "moduli ya sensor" yenye msingi wa DNA ambayo hujibu kwa ishara fulani za kibaolojia. Wang na wenzake walibadilisha moduli ya sensor kufanya kazi na biosensor iliyotengenezwa na timu nyingine, ambayo kwa upande wake hujibu kwa ishara za umeme. Hatimaye, hii iliruhusu watafiti usimbaji wa moja kwa moja wa taarifa za kidijitali katika jenomu ya bakteria. Kiasi cha data ambayo seli moja inaweza kuhifadhi ni ndogo sana, biti tatu tu.

Kwa hivyo wanasayansi walipata njia ya kusimba idadi ya bakteria 24 tofauti na vipande tofauti vya data-3 kwa wakati mmoja, kwa jumla ya biti 72. Waliitumia kusimba ujumbe wa "Hujambo ulimwengu!". katika bakteria. na ilionyesha kwamba kwa kuagiza idadi ya watu iliyokusanywa na kutumia kiainishi kilichoundwa mahususi, wangeweza kusoma ujumbe huo kwa usahihi wa asilimia 98. 

Kwa wazi, bits 72 ni mbali na uwezo. uhifadhi wa wingi anatoa ngumu za kisasa. Walakini, wanasayansi wanaamini kuwa suluhisho linaweza kupunguzwa haraka. Kuhifadhi data katika seli ni, kulingana na wanasayansi, nafuu zaidi kuliko njia nyingine kurekodi katika jenikwa sababu unaweza kukuza seli zaidi badala ya kushughulika na usanisi wa DNA bandia. Seli pia zina uwezo wa asili wa kulinda DNA kutokana na uharibifu wa mazingira. Walionyesha hili kwa kuongeza seli za E. koli kwenye udongo wa chungu usio na mbegu na kisha kutoa kwa uhakika ujumbe wote wa biti 52 kutoka kwao kwa kupanga mlolongo wa jumuiya ya viumbe vidogo vinavyohusishwa na udongo. Wanasayansi pia wameanza kuunda DNA ya seli ili ziweze kufanya shughuli za kimantiki na za kumbukumbu.

4. Maono ya umoja wa transhumanist kama hatua inayofuata ya mageuzi

ushirikiano fundi wa kompyuta i mawasiliano ya simu inahusishwa sana na dhana za "umoja" wa transhumanist iliyotabiriwa na watu wengine wa baadaye pia (4). Miingiliano ya mashine ya ubongo, neurons ya synthetic, uhifadhi wa data ya genomic - yote haya yanaweza kuendeleza katika mwelekeo huu. Kuna tatizo moja tu - hizi zote ni mbinu na majaribio katika hatua ya awali ya utafiti. Kwa hivyo wale wanaoogopa mustakabali huu wanapaswa kupumzika kwa amani, na wanaopenda ushirikiano wa mashine za binadamu wanapaswa kupoa.