Rəqəmsal texnologiya biologiyaya, DNT və beyinə bir az daha yaxındır

İlon Mask əmin edir ki, yaxın gələcəkdə insanlar tam hüquqlu beyin-kompüter interfeysi yarada biləcəklər. Bu arada onun əvvəlcə donuzlar, son vaxtlar isə meymunlar üzərində heyvanlar üzərində apardığı təcrübələr haqqında zaman-zaman eşidirik. Maskın yolunu tutacağı və insanın başına rabitə terminalı yerləşdirə biləcəyi fikri bəzilərini valeh edir, digərlərini qorxudur.

O, təkcə yenisi üzərində işləmir Musk. Böyük Britaniya, İsveçrə, Almaniya və İtaliya alimləri bu yaxınlarda birləşmiş layihənin nəticələrini açıqladılar. təbii olan süni neyronlar (bir). Bütün bunlar bioloji və “silikon” neyronların bir-biri ilə əlaqə saxlamasına imkan verən internet vasitəsilə həyata keçirilir. Təcrübədə siçovullarda böyüyən neyronlar iştirak edirdi və daha sonra siqnal üçün istifadə olunurdu. Qrup lideri Stefano Vassanelli xəbər verir ki, alimlər ilk dəfə olaraq çipin üzərinə yerləşdirilmiş süni neyronların bioloji olanlarla birbaşa əlaqədə ola biləcəyini göstərə biliblər.

Tədqiqatçılar bundan faydalanmaq istəyirlər süni neyron şəbəkələri beynin zədələnmiş sahələrinin düzgün fəaliyyətini bərpa edir. Xüsusi implanta yerləşdirildikdən sonra neyronlar beynin təbii şəraitinə uyğunlaşacaq bir növ protez rolunu oynayacaq. Layihənin özü haqqında daha çox məlumatı Elmi Hesabatlardakı məqalədə oxuya bilərsiniz.

Facebook sizin beyninizə daxil olmaq istəyir

Bu cür yeni texnologiyadan qorxanlar haqlı ola bilər, xüsusən eşidəndə, məsələn, beynimizin “məzmununu” seçmək istərdik. Facebook tərəfindən dəstəklənən Chan Zuckerberg BioHub tədqiqat mərkəzi tərəfindən 2019-cu ilin oktyabr ayında keçirilən tədbirdə o, siçan və klaviaturanı əvəz edəcək beyin tərəfindən idarə olunan portativ qurğulara olan ümidlərdən danışdı. “Məqsəd öz düşüncələrinizlə virtual və ya artırılmış reallıqda obyektləri idarə edə bilməkdir” deyə Zukerberq CNBC-dən sitat gətirib. Facebook beyin-kompüter interfeysi sistemlərini inkişaf etdirən startap olan CTRL-labs-ı təxminən bir milyard dollara satın aldı.

Beyin-kompüter interfeysi üzərində iş ilk dəfə 8-ci ildə Facebook F2017 konfransında elan edilib. Şirkətin uzunmüddətli planına görə, bir gün qeyri-invaziv geyilə bilən cihazlar istifadəçilərə imkan verəcək sözləri sadəcə düşünərək yazın. Ancaq bu cür texnologiya hələ çox erkən mərhələdədir, xüsusən də toxunma ekranı, qeyri-invaziv interfeyslərdən danışdığımız üçün. “Onların beyində baş verənləri motor fəaliyyətinə çevirmək imkanları məhduddur. Böyük imkanlar üçün nə isə implantasiya edilməlidir”, – Zukerberq yuxarıda adı çəkilən görüşdə deyib.

İnsanlar özlərinə hədsiz iştahları ilə tanınan insanlarla əlaqə yaratmaq üçün "bir şey implantasiya etməyə" icazə verəcəklər Facebook-dan şəxsi məlumatlar? (2) Ola bilsin ki, belə adamlar tapılar, xüsusən də oxumaq istəmədikləri məqalələrin kəsimini onlara təklif edəndə. 2020-ci ilin dekabr ayında Facebook işçilərinə məlumatı ümumiləşdirmək üçün alət üzərində işlədiyini söylədi ki, istifadəçilər onu oxumağa məcbur qalmasınlar. Eyni görüşdə o, insan düşüncələrini aşkar etmək və onları veb saytında hərəkətlərə çevirmək üçün neyron sensorun gələcək planlarını təqdim etdi.

2. Facebook-un beyni və interfeysləri

Beyin üçün səmərəli kompüterlər nədən hazırlanır?

Bu layihələr yaradılacaq tək səylər deyil. Bu aləmlərin sadəcə əlaqəsi qarşıya qoyulan yeganə məqsəd deyil. Məsələn, var. neyromorfik mühəndislik, maşınların imkanlarını yenidən yaratmağa yönəlmiş bir tendensiya insan beyniməsələn, enerji səmərəliliyi baxımından.

Silikon texnologiyalarına sadiq qalsaq, 2040-cı ilə qədər qlobal enerji resurslarının hesablama ehtiyaclarımızı ödəyə bilməyəcəyi proqnozlaşdırılır. Buna görə də, məlumatları daha sürətli və ən əsası, daha enerji səmərəli şəkildə emal edə bilən yeni sistemlərin hazırlanmasına təcili ehtiyac var. Elm adamları çoxdan bilirdilər ki, mimika üsulları bu məqsədə çatmaq üçün bir yol ola bilər. insan beyni.

W silikon kompüterlər müxtəlif funksiyalar müxtəlif fiziki obyektlər tərəfindən yerinə yetirilir ki, bu da emal müddətini artırır və böyük istilik itkilərinə səbəb olur. Bunun əksinə olaraq, beyindəki neyronlar eyni vaxtda ən qabaqcıl kompüterlərimizin gərginliyindən on dəfə yüksək olan geniş şəbəkə üzərindən məlumat göndərə və qəbul edə bilir.

Beynin silikon analoqları ilə müqayisədə əsas üstünlüyü onun paralel olaraq məlumatları emal etmək qabiliyyətidir. Neyronların hər biri minlərlə digərinə bağlıdır və onların hamısı məlumat üçün giriş və çıxış kimi çıxış edə bilər. Məlumatı saxlamaq və emal etmək üçün, bizim etdiyimiz kimi, neyronlarda olduğu kimi, keçiricilik vəziyyətindən gözlənilməz vəziyyətə tez və rəvan keçə bilən fiziki materiallar hazırlamaq lazımdır. 

Bir neçə ay əvvəl “Matter” jurnalında belə xüsusiyyətlərə malik materialın tədqiqi ilə bağlı məqalə dərc olunmuşdu. Texas A&M Universitetinin alimləri β'-CuXV2O5 mürəkkəb simvolundan nanotellər yaradıblar ki, onlar temperaturun, gərginliyin və cərəyanın dəyişməsinə cavab olaraq keçiricilik halları arasında salınma qabiliyyətini nümayiş etdirirlər.

Daha yaxından tədqiq etdikdən sonra məlum oldu ki, bu qabiliyyət mis ionlarının β'-CuxV2O5 boyunca hərəkəti ilə bağlıdır ki, bu da elektron hərəkəti və materialın keçirici xüsusiyyətlərini dəyişir. Bu fenomeni idarə etmək üçün β'-CuxV2O5-də bioloji neyronların bir-birinə siqnal göndərdiyi zaman baş verənə çox bənzər bir elektrik impulsu yaradılır. Beynimiz müəyyən neyronları unikal ardıcıllıqla əsas vaxtlarda işə salmaqla işləyir. Sinir hadisələrinin ardıcıllığı yaddaşı xatırlatmaq və ya fiziki fəaliyyət göstərmək olsun, məlumatın işlənməsinə gətirib çıxarır. β'-CuxV2O5 ilə sxem eyni şəkildə işləyəcək.

DNT-də sabit disk

Tədqiqatın başqa bir sahəsi biologiyaya əsaslanan tədqiqatdır. məlumatların saxlanma üsulları. MT-də dəfələrlə təsvir etdiyimiz fikirlərdən biri də aşağıdakılardır. məlumatların DNT-də saxlanması, perspektivli, son dərəcə yığcam və sabit saxlama mühiti hesab olunur (3). Digərləri arasında canlı hüceyrələrin genomlarında məlumatları saxlamağa imkan verən həllər var.

2025-ci ilə qədər dünyada hər gün təxminən beş yüz ekzabayt məlumatın istehsal olunacağı təxmin edilir. Onların saxlanması tez bir zamanda istifadə üçün qeyri-mümkün ola bilər. ənənəvi silikon texnologiyası. DNT-dəki məlumat sıxlığı adi sabit disklərdən potensial olaraq milyonlarla dəfə yüksəkdir. Bir qram DNT-nin 215 milyon giqabayta qədər ola biləcəyi təxmin edilir. Düzgün saxlandıqda da çox sabitdir. 2017-ci ildə elm adamları 700 il əvvəl yaşamış nəsli kəsilmiş at növünün tam genomunu çıxarıb və ötən il milyon il əvvəl yaşamış mamontdan DNT oxunub.

Əsas çətinlik bir yol tapmaqdır mürəkkəb rəqəmsal dünya i genlərin biokimyəvi dünyası ilə məlumatlar. Hazırda haqqındadır DNT sintezi laboratoriyada və xərclər sürətlə aşağı düşsə də, bu, hələ də çətin və bahalı bir işdir. Sintez edildikdən sonra, ardıcıllıqlar təkrar istifadəyə hazır olana və ya CRISPR gen redaktə texnologiyasından istifadə edərək canlı hüceyrələrə daxil edilə bilənə qədər diqqətlə in vitroda saxlanmalıdır.

Kolumbiya Universitetinin tədqiqatçıları birbaşa çevrilməyə imkan verən yeni yanaşma nümayiş etdiriblər rəqəmsal elektron siqnallar canlı hüceyrələrin genomlarında saxlanılan genetik məlumatlara. Singularity Hub komandasının üzvlərindən biri olan Harris Wang, "Real vaxtda hesablaya bilən və fiziki olaraq yenidən konfiqurasiya edə bilən mobil sabit diskləri təsəvvür edin" dedi. "Biz inanırıq ki, ilk addım in vitro DNT sintezinə ehtiyac olmadan ikili məlumatları birbaşa hüceyrələrə kodlaya bilməkdir."

İş CRISPR əsaslı hüceyrə yazıcısına əsaslanır Van əvvəllər E. coli bakteriyası üçün hazırlanmışdır ki, bu da hüceyrə daxilində müəyyən DNT ardıcıllığının mövcudluğunu aşkar edir və bu siqnalı orqanizmin genomunda qeyd edir. Sistemdə müəyyən bioloji siqnallara cavab verən DNT əsaslı “sensor modulu” var. Wang və onun həmkarları sensor modulunu başqa bir komanda tərəfindən hazırlanmış və öz növbəsində elektrik siqnallarına cavab verən biosensorla işləmək üçün uyğunlaşdırdılar. Nəhayət, bu, tədqiqatçılara imkan verdi bakterial genomda rəqəmsal məlumatın birbaşa kodlaşdırılması. Bir hüceyrənin saxlaya biləcəyi məlumatların miqdarı olduqca kiçikdir, yalnız üç bitdir.

Beləliklə, elm adamları 24 fərqli bakteriya populyasiyasını eyni anda müxtəlif 3 bitlik məlumat parçaları ilə, cəmi 72 bit kodlaşdırmağın bir yolunu tapdılar. Onlar ondan “Salam dünya!” mesajlarını kodlaşdırmaq üçün istifadə ediblər. bakteriyalarda. və göstərdi ki, birləşdirilmiş əhaliyə sifariş verməklə və xüsusi hazırlanmış təsnifatçıdan istifadə etməklə, onlar mesajı 98 faiz dəqiqliklə oxuya bilirlər. 

Aydındır ki, 72 bit tutumdan çox uzaqdır. kütləvi saxlama müasir sərt disklər. Bununla belə, elm adamları hesab edirlər ki, həll tez bir zamanda genişləndirilə bilər. Məlumatların hüceyrələrdə saxlanması bu, alimlərin fikrincə, digər üsullardan xeyli ucuzdur genlərdə kodlaşdırmaçünki mürəkkəb süni DNT sintezi ilə məşğul olmaq əvəzinə daha çox hüceyrə yetişdirə bilərsiniz. Hüceyrələr də DNT-ni ətraf mühitin zərərindən qorumaq üçün təbii qabiliyyətə malikdir. Onlar bunu sterilizasiya edilməmiş dibçək torpağına E. coli hüceyrələri əlavə etməklə və sonra torpağın əlaqəli mikrob icmasını ardıcıllıqla ardıcıllıqla onlardan bütün 52 bitlik mesajı çıxarmaqla nümayiş etdirdilər. Alimlər hüceyrələrin DNT-sini də məntiqi və yaddaş əməliyyatlarını yerinə yetirə biləcək şəkildə dizayn etməyə başlayıblar.

4. Transhumanist sinqulyarlığın təkamülün növbəti mərhələsi kimi baxışı

inteqrasiya kompyuter Texniki i telekommunikasiya digər futuroloqlar tərəfindən də proqnozlaşdırılan transhumanist “təklik” anlayışları ilə güclü şəkildə əlaqələndirilir (4). Beyin-maşın interfeysləri, sintetik neyronlar, genomik məlumatların saxlanması - bütün bunlar bu istiqamətdə inkişaf edə bilər. Yalnız bir problem var - bunlar tədqiqatın ən erkən mərhələsindəki bütün üsullar və təcrübələrdir. Beləliklə, bu gələcəkdən qorxanlar dinc yatmalı, insan-maşın inteqrasiyası həvəskarları isə sərinləşməlidir.