Teknologjia dixhitale është pak më afër biologjisë, ADN-së dhe trurit

Elon Musk siguron se në të ardhmen e afërt njerëzit do të jenë në gjendje të krijojnë një ndërfaqe truri-kompjuter të plotë. Ndërkohë, herë pas here dëgjojmë për eksperimentet e tij mbi kafshët, fillimisht mbi derrat, e së fundmi edhe mbi majmunët. Ideja që Musk do të arrijë rrugën e tij dhe do të jetë në gjendje të vendosë një terminal komunikimi në kokën e një personi, i magjeps disa, i frikëson të tjerët.

Ai nuk po punon vetëm për një të re misk. Shkencëtarët nga Britania e Madhe, Zvicra, Gjermania dhe Italia njoftuan së fundmi rezultatet e një projekti që ka kombinuar neuronet artificiale me natyrore (një). E gjithë kjo bëhet përmes internetit, i cili lejon neuronet biologjike dhe "silikon" të komunikojnë me njëri-tjetrin. Eksperimenti përfshinte rritjen e neuroneve te minjtë, të cilët më pas u përdorën për sinjalizimin. Udhëheqës grupi Stefano Vassanelli raportoi se shkencëtarët për herë të parë arritën të tregojnë se neuronet artificiale të vendosura në një çip mund të lidhen drejtpërdrejt me ato biologjike.

Studiuesit duan të përfitojnë rrjetet nervore artificiale rivendosni funksionimin e duhur të zonave të dëmtuara të trurit. Pasi të vendosen në një implant special, neuronet do të veprojnë si një lloj proteze që do të përshtatet me kushtet natyrore të trurit. Mund të lexoni më shumë rreth vetë projektit në një artikull në Raportet Shkencore.

Facebook dëshiron të hyjë në trurin tuaj

Ata që kanë frikë nga një teknologji e tillë e re mund të kenë të drejtë, veçanërisht kur dëgjojmë se, për shembull, do të donim të zgjidhnim "përmbajtjen" e trurit tonë. Në një ngjarje të mbajtur në tetor 2019 nga qendra kërkimore e mbështetur nga Facebook, Chan Zuckerberg BioHub, ai foli për shpresat për pajisje portative të kontrolluara nga truri që do të zëvendësonin miun dhe tastierën. "Qëllimi është të jeni në gjendje të kontrolloni objektet në realitetin virtual ose të shtuar me mendimet tuaja," tha Zuckerberg, cituar nga CNBC. Facebook bleu CTRL-labs, një startup që zhvillon sistemet e ndërfaqes tru-kompjuter, për gati një miliard dollarë.

Puna në ndërfaqen tru-kompjuter u njoftua për herë të parë në konferencën e Facebook F8 në 2017. Sipas planit afatgjatë të kompanisë, një ditë pajisjet e veshura jo-invazive do t'i lejojnë përdoruesit shkruani fjalë vetëm duke i menduar ato. Por kjo lloj teknologjie është ende në një fazë shumë të hershme, veçanërisht pasi po flasim për ndërfaqe me prekje, jo invazive. “Aftësia e tyre për të përkthyer atë që po ndodh në tru në aktivitet motorik është e kufizuar. Për mundësi të mëdha, diçka duhet të implantohet”, tha Zuckerberg në takimin e lartpërmendur.

A do t'i lejojnë njerëzit vetes të "ngulin diçka" për t'u lidhur me njerëz të njohur për oreksin e tyre të shfrenuar të dhëna private nga facebook? (2) Ndoshta do të gjenden njerëz të tillë, veçanërisht kur ai u ofron prerje artikujsh që ata nuk duan t'i lexojnë. Në dhjetor 2020, Facebook u tha punonjësve se po punonte për një mjet për të përmbledhur informacionin në mënyrë që përdoruesit të mos kenë nevojë ta lexojnë atë. Në të njëjtin takim, ai prezantoi plane të mëtejshme për një sensor nervor për të zbuluar mendimet njerëzore dhe për t'i përkthyer ato në veprime në faqen e internetit.

2. Truri dhe ndërfaqet e Facebook

Nga se përbëhen kompjuterët me efikasitet të trurit?

Këto projekte nuk janë të vetmet përpjekje për t'u krijuar. Lidhja e thjeshtë e këtyre botëve nuk është qëllimi i vetëm i ndjekur. Ka, për shembull. inxhinieri neuromorfike, një trend që synon rikrijimin e aftësive të makinerive truri i njeriut, për shembull, për sa i përket efikasitetit të energjisë.

Parashikohet që deri në vitin 2040, burimet globale të energjisë nuk do të jenë në gjendje të plotësojnë nevojat tona kompjuterike nëse i përmbahemi teknologjive të silikonit. Prandaj, ekziston një nevojë urgjente për të zhvilluar sisteme të reja që mund të përpunojnë të dhënat më shpejt dhe, më e rëndësishmja, në mënyrë më efikase të energjisë. Shkencëtarët e kanë ditur prej kohësh se teknikat e mimikës mund të jenë një mënyrë për të arritur këtë qëllim. truri i njeriut.

W kompjuterë silikoni funksione të ndryshme kryhen nga objekte të ndryshme fizike, gjë që rrit kohën e përpunimit dhe shkakton humbje të mëdha të nxehtësisë. Në të kundërt, neuronet në tru mund të dërgojnë dhe marrin informacion në të njëjtën kohë përmes një rrjeti të gjerë me dhjetëfishin e tensionit të kompjuterëve tanë më të avancuar.

Avantazhi kryesor i trurit ndaj homologëve të tij të silikonit është aftësia e tij për të përpunuar të dhënat paralelisht. Secili prej neuroneve është i lidhur me mijëra të tjerë dhe të gjithë ata mund të veprojnë si hyrje dhe dalje për të dhënat. Për të qenë në gjendje të ruajmë dhe përpunojmë informacionin, siç bëjmë ne, është e nevojshme të zhvillohen materiale fizike që mund të kalojnë shpejt dhe pa probleme nga një gjendje përçueshmërie në një gjendje të paparashikueshmërisë, siç është rasti me neuronet. 

Pak muaj më parë, në revistën Matter u botua një artikull për studimin e një materiali me veti të tilla. Shkencëtarët në Universitetin A&M të Teksasit kanë krijuar nanotela nga simboli i përbërjes β'-CuXV2O5 që demonstrojnë aftësinë për të lëkundur midis gjendjeve të përçueshmërisë në përgjigje të ndryshimeve në temperaturë, tension dhe rrymë.

Pas ekzaminimit më të afërt, u konstatua se kjo aftësi është për shkak të lëvizjes së joneve të bakrit përgjatë β'-CuxV2O5, gjë që shkakton lëvizja e elektroneve dhe ndryshon vetitë përcjellëse të materialit. Për të kontrolluar këtë fenomen, në β'-CuxV2O5 krijohet një impuls elektrik, shumë i ngjashëm me atë që ndodh kur neuronet biologjike dërgojnë sinjale tek njëri-tjetri. Truri ynë funksionon duke ndezur disa neurone në momente kyçe në një sekuencë unike. Një sekuencë e ngjarjeve nervore çon në përpunimin e informacionit, pavarësisht nëse është kujtimi i një kujtese apo kryerja e një aktiviteti fizik. Skema me β'-CuxV2O5 do të funksionojë në të njëjtën mënyrë.

Hard drive në ADN

Një fushë tjetër e kërkimit është kërkimi i bazuar në biologji. metodat e ruajtjes së të dhënave. Një nga idetë, të cilën e kemi përshkruar shumë herë edhe në MT, është kjo e mëposhtme. ruajtja e të dhënave në ADN, konsiderohet një medium ruajtjeje premtues, jashtëzakonisht kompakt dhe i qëndrueshëm (3). Ndër të tjera, ka zgjidhje që lejojnë ruajtjen e të dhënave në gjenomet e qelizave të gjalla.

Deri në vitin 2025, vlerësohet se pothuajse pesëqind ekzabajt të dhëna do të prodhohen çdo ditë në mbarë botën. Ruajtja e tyre mund të bëhet shpejt jopraktike për t'u përdorur. teknologji tradicionale e silikonit. Dendësia e informacionit në ADN është potencialisht miliona herë më e lartë se ajo e hard disqeve konvencionale. Është vlerësuar se një gram ADN mund të përmbajë deri në 215 milionë gigabajt. Është gjithashtu shumë i qëndrueshëm kur ruhet siç duhet. Në vitin 2017, shkencëtarët nxorrën gjenomin e plotë të një specie kali të zhdukur që jetoi 700 vjet më parë, dhe vitin e kaluar, ADN-ja u lexua nga një vigan që jetoi një milion vjet më parë.

Vështirësia kryesore është të gjesh një mënyrë kompleks bota dixhitale i të dhëna me botën biokimike të gjeneve. Aktualisht bëhet fjalë për sinteza e ADN-së në laborator, dhe megjithëse kostot po bien me shpejtësi, është ende një detyrë e vështirë dhe e kushtueshme. Pasi të sintetizohen, sekuencat duhet të ruhen me kujdes in vitro derisa të jenë gati për ripërdorim ose të mund të futen në qelizat e gjalla duke përdorur teknologjinë e modifikimit të gjeneve CRISPR.

Studiuesit e Universitetit të Kolumbisë kanë demonstruar një qasje të re që lejon konvertimin e drejtpërdrejtë sinjale elektronike dixhitale në të dhënat gjenetike të ruajtura në gjenomet e qelizave të gjalla. "Imagjinoni hard disqet celulare që mund të llogaritin dhe rikonfigurojnë fizikisht në kohë reale," tha Harris Wang, një nga anëtarët e ekipit të Singularity Hub. "Ne besojmë se hapi i parë është të jesh në gjendje të kodojmë drejtpërdrejt të dhënat binare në qeliza pa pasur nevojë për sintezë in vitro të ADN-së."

Puna bazohet në një regjistrues celular të bazuar në CRISPR, i cili Wang e zhvilluar më parë për bakteret E. coli, e cila zbulon praninë e sekuencave të caktuara të ADN-së brenda qelizës dhe e regjistron këtë sinjal në gjenomën e organizmit. Sistemi ka një "modul sensor" të bazuar në ADN që i përgjigjet sinjaleve të caktuara biologjike. Wang dhe kolegët e tij përshtatën modulin e sensorit për të punuar me një biosensor të zhvilluar nga një ekip tjetër, i cili nga ana tjetër i përgjigjet sinjaleve elektrike. Në fund të fundit, kjo i lejoi studiuesit kodimi i drejtpërdrejtë i informacionit dixhital në gjenomën bakteriale. Sasia e të dhënave që një qelizë mund të ruajë është mjaft e vogël, vetëm tre bit.

Kështu, shkencëtarët gjetën një mënyrë për të koduar 24 popullata të veçanta bakteriale me pjesë të ndryshme të të dhënave 3-bit në të njëjtën kohë, për një total prej 72 bitësh. Ata e përdorën atë për të koduar mesazhet "Përshëndetje botë!". në baktere. dhe treguan se duke renditur popullsinë e grumbulluar dhe duke përdorur një klasifikues të krijuar posaçërisht, ata mund të lexonin mesazhin me 98 për qind saktësi. 

Natyrisht, 72 bit është larg kapacitetit. magazinimi masiv hard disqe moderne. Megjithatë, shkencëtarët besojnë se zgjidhja mund të shkallëzohet shpejt. Ruajtja e të dhënave në qeliza është, sipas shkencëtarëve, shumë më lirë se metodat e tjera kodimi në gjenesepse thjesht mund të rritni më shumë qeliza në vend që të kaloni nëpër sintezën e ndërlikuar artificiale të ADN-së. Qelizat gjithashtu kanë një aftësi natyrore për të mbrojtur ADN-në nga dëmtimi i mjedisit. Ata e demonstruan këtë duke shtuar qelizat E. coli në tokën e pasterilizuar të vazove dhe më pas duke nxjerrë në mënyrë të besueshme të gjithë mesazhin 52-bit prej tyre duke renditur bashkësinë mikrobiale të tokës. Shkencëtarët gjithashtu kanë filluar të dizajnojnë ADN-në e qelizave në mënyrë që ato të mund të kryejnë operacione logjike dhe të kujtesës.

4. Vizioni i singularitetit transhumanist si faza tjetër e evolucionit

integrimin teknik kompjuteri i telekomunikacionit ai lidhet fort me nocionet e një "singulariteti" transhumanist të parashikuar edhe nga futuristët e tjerë (4). Ndërfaqet tru-makinë, neuronet sintetike, ruajtja e të dhënave gjenomike - e gjithë kjo mund të zhvillohet në këtë drejtim. Ekziston vetëm një problem - këto janë të gjitha metodat dhe eksperimentet në fazën shumë të hershme të kërkimit. Pra, ata që i frikësohen kësaj të ardhmeje duhet të prehen në paqe dhe entuziastët e integrimit njeri-makinë duhet të qetësohen.