Дигитална технологија је мало ближа биологији, ДНК и мозгу

Илон Муск уверава да ће људи у блиској будућности моћи да створе пуноправни интерфејс мозак-рачунар. У међувремену, с времена на време слушамо о његовим експериментима на животињама, прво на свињама, а однедавно и на мајмунима. Идеја да ће Муск успети и моћи да угради комуникациони терминал у главу неке особе фасцинира, друге плаши.

Он не ради само на новом Мошус. Научници из Велике Британије, Швајцарске, Немачке и Италије недавно су објавили резултате пројекта који је комбиновао вештачки неурони са природним (једно). Све се то ради преко интернета, који омогућава биолошким и „силицијумским“ неуронима да међусобно комуницирају. Експеримент је укључивао раст неурона код пацова, који су потом коришћени за сигнализацију. Вођа групе Стефано Вассанели известио је да су научници по први пут успели да покажу да вештачки неурони постављени на чип могу бити директно повезани са биолошким.

Истраживачи желе да искористе предност вештачке неуронске мреже обновити правилно функционисање оштећених подручја мозга. Једном имплантирани у посебан имплантат, неурони ће деловати као нека врста протезе која ће се прилагодити природним условима мозга. Више о самом пројекту можете прочитати у чланку у Сциентифиц Репортс.

Фацебоок жели да уђе у ваш мозак

Они који се плаше такве нове технологије можда су у праву, посебно када чујемо да бисмо, на пример, желели да бирамо „садржај” нашег мозга. На догађају који је у октобру 2019. године одржао истраживачки центар Цхан Зуцкерберг БиоХуб који подржава Фацебоок, он је говорио о надама за ручне уређаје које контролише мозак који би замијенили миш и тастатуру. „Циљ је да својим мислима можете да контролишете објекте у виртуелној или проширеној стварности“, рекао је Закерберг, а преноси ЦНБЦ. Фејсбук је купио ЦТРЛ-лабс, стартуп који развија системе интерфејса мозак-рачунар, за скоро милијарду долара.

Рад на интерфејсу мозак-рачунар први пут је најављен на Фацебоок Ф8 конференцији 2017. Према дугорочном плану компаније, једног дана неинвазивни носиви уређаји ће то омогућити корисницима писати речи само размишљајући о њима. Али ова врста технологије је још увек у веома раној фази, поготово што говоримо о додирним, неинвазивним интерфејсима. „Њихова способност да преведу оно што се дешава у мозгу у моторичку активност је ограничена. За велике могућности треба нешто усадити“, рекао је Закерберг на поменутом састанку.

Да ли ће људи дозволити себи да „нешто имплантирају“ да би се повезали са људима познатим по необузданом апетиту за приватни подаци са Фејсбука? (2) Можда ће се такви наћи, поготово када им понуди делове чланака које не желе да читају. У децембру 2020., Фацебоок је рекао запосленима да ради на алату за сумирање информација тако да корисници не морају да их читају. На истом састанку је представио даље планове за неуронски сензор за откривање људских мисли и њихово превођење у акције на веб страници.

2. Мозак и интерфејси Фејсбука

Од чега су направљени рачунари ефикасни за мозак?

Ови пројекти нису једини напори које треба креирати. Само повезивање ових светова није једини циљ којем се тежи. Постоје нпр. неуроморфно инжењерство, тренд који има за циљ да поново креира могућности машина људски мозак, на пример, у погледу његове енергетске ефикасности.

Предвиђа се да до 2040. глобални енергетски ресурси неће моћи да задовоље наше рачунарске потребе ако се држимо силицијумских технологија. Због тога постоји хитна потреба за развојем нових система који могу брже да обрађују податке и, што је најважније, енергетски ефикасније. Научници одавно знају да технике мимикрије могу бити један од начина да се постигне овај циљ. људски мозак.

W силицијумски рачунари различите функције обављају различити физички објекти, што повећава време обраде и узрокује огромне губитке топлоте. Насупрот томе, неурони у мозгу могу истовремено да шаљу и примају информације преко огромне мреже десет пута веће од напона наших најнапреднијих рачунара.

Главна предност мозга у односу на његове силицијумске колеге је његова способност да паралелно обрађује податке. Сваки од неурона је повезан са хиљадама других, и сви они могу деловати као улази и излази за податке. Да бисмо могли да складиштимо и обрађујемо информације, као што то радимо, потребно је развити физичке материјале који могу брзо и глатко да пређу из стања проводљивости у стање непредвидивости, као што је случај са неуронима. 

Пре неколико месеци у часопису Маттер је објављен чланак о проучавању материјала са таквим својствима. Научници са Тексашког универзитета А&М креирали су наножице од једињења симбола β'-ЦуКСВ2О5 које показују способност осциловања између стања проводљивости као одговор на промене температуре, напона и струје.

Након детаљнијег испитивања, установљено је да је ова способност последица кретања јона бакра кроз β'-ЦукВ2О5, што узрокује кретање електрона и мења проводне особине материјала. Да би се контролисао овај феномен, у β'-ЦукВ2О5 се генерише електрични импулс, веома сличан оном који се јавља када биолошки неурони шаљу сигнале једни другима. Наш мозак функционише тако што активира одређене неуроне у кључним тренуцима у јединственом низу. Низ неуронских догађаја доводи до обраде информација, било да се ради о призивању сећања или извођењу физичке активности. Шема са β'-ЦукВ2О5 ће радити на исти начин.

Чврсти диск у ДНК

Друга област истраживања је истраживање засновано на биологији. методе складиштења података. Једна од идеја, коју смо такође више пута описали у МТ, је следећа. складиштење података у ДНК, сматра се обећавајућим, изузетно компактним и стабилним медијумом за складиштење (3). Између осталих, постоје решења која омогућавају складиштење података у геномима живих ћелија.

До 2025. године процењује се да ће се скоро петсто ексабајта података производити сваког дана широм света. Њихово складиштење може брзо постати непрактично за употребу. традиционална технологија силикона. Густина информација у ДНК је потенцијално милионе пута већа од оне на конвенционалним чврстим дисковима. Процењује се да један грам ДНК може да садржи до 215 милиона гигабајта. Такође је веома стабилан када се правилно складишти. Научници су 2017. године издвојили комплетан геном изумрле врсте коња која је живела пре 700 година, а прошле године је ДНК очитан са мамута који је живео пре милион година.

Главна потешкоћа је пронаћи начин једињење дигитални свет i подаци са биохемијским светом гена. Тренутно се ради о синтеза ДНК у лабораторији, и иако трошкови брзо падају, то је и даље тежак и скуп задатак. Једном синтетизоване, секвенце морају бити пажљиво ускладиштене ин витро док не буду спремне за поновну употребу или се могу увести у живе ћелије коришћењем ЦРИСПР технологије за уређивање гена.

Истраживачи са Универзитета Колумбија демонстрирали су нови приступ који омогућава директну конверзију дигитални електронски сигнали у генетске податке ускладиштене у геномима живих ћелија. „Замислите ћелијске чврсте дискове који могу да рачунају и физички реконфигуришу у реалном времену“, рекао је Харис Ванг, један од чланова тима Сингуларити Хуб-а. "Верујемо да је први корак у могућности да директно кодирамо бинарне податке у ћелије без потребе за ин витро синтезом ДНК."

Рад је заснован на ћелијском снимачу заснованом на ЦРИСПР-у, који Ванг претходно развијена за бактерију Е. цоли, која детектује присуство одређених ДНК секвенци унутар ћелије и бележи овај сигнал у геному организма. Систем има "сензорски модул" заснован на ДНК који реагује на одређене биолошке сигнале. Ванг и његове колеге су прилагодили сензорски модул за рад са биосензором који је развио други тим, а који заузврат реагује на електричне сигнале. На крају, то је омогућило истраживачима директно кодирање дигиталних информација у бактеријском геному. Количина података коју једна ћелија може да ускладишти је прилично мала, само три бита.

Тако су научници пронашли начин да кодирају 24 различите бактеријске популације са различитим 3-битним деловима података у исто време, за укупно 72 бита. Користили су га за кодирање порука "Здраво свет!" у бактеријама. и показали да су наређивањем обједињене популације и коришћењем посебно дизајнираног класификатора могли да прочитају поруку са тачношћу од 98 процената. 

Очигледно, 72 бита је далеко од капацитета. масовно складиштење савремени чврсти дискови. Међутим, научници верују да се решење може брзо проширити. Чување података у ћелијама то је, према научницима, много јефтиније од других метода кодирање у генимајер можете само да узгајате више ћелија уместо да пролазите кроз компликовану синтезу вештачке ДНК. Ћелије такође имају природну способност да заштите ДНК од оштећења животне средине. Они су то демонстрирали додавањем ћелија Е. цоли у нестерилизовано земљиште за саксовање, а затим поуздано издвајањем целе 52-битне поруке из њих секвенцирањем микробне заједнице повезане са тлу. Научници су такође почели да дизајнирају ДНК ћелија тако да могу да обављају логичке и меморијске операције.

4. Визија трансхуманистичке сингуларности као следеће фазе еволуције

интеграција сервисера рачунара i telekomunikacije снажно је повезан са представама о трансхуманистичкој „сингуларности“ коју предвиђају и други футуристи (4). Интерфејси мозак-машина, синтетички неурони, складиштење геномских података - све се то може развијати у овом правцу. Постоји само један проблем - све су то методе и експерименти у раној фази истраживања. Дакле, они који се плаше ове будућности треба да почивају у миру, а ентузијасти интеграције људи и машина треба да се охладе.