التكنولوجيا الرقمية أقرب قليلاً إلى علم الأحياء والحمض النووي والدماغ

يؤكد Elon Musk أنه في المستقبل القريب سيكون الناس قادرين على إنشاء واجهة كمبيوتر-دماغ كاملة. في غضون ذلك ، نسمع من وقت لآخر عن تجاربه على الحيوانات ، أولاً على الخنازير ، ومؤخراً على القرود. فكرة أن ماسك سيصل إلى ما يريده ويكون قادرًا على زرع محطة اتصال في رأس الشخص تبهر البعض ، وتخيف الآخرين.

إنه لا يعمل فقط على ملف جديد عبير المسك. أعلن علماء من المملكة المتحدة وسويسرا وألمانيا وإيطاليا مؤخرًا عن نتائج مشروع مشترك الخلايا العصبية الاصطناعية ذات الطبيعة (1). كل هذا يتم عبر الإنترنت ، والذي يسمح للخلايا العصبية البيولوجية و "السليكونية" بالتواصل مع بعضها البعض. تضمنت التجربة نمو الخلايا العصبية في الفئران ، والتي تم استخدامها بعد ذلك للإشارة. قائد المجموعة ستيفانو فاسانيلي ذكرت أن العلماء تمكنوا لأول مرة من إظهار أن الخلايا العصبية الاصطناعية الموضوعة على شريحة يمكن أن ترتبط ارتباطًا مباشرًا بالخلايا البيولوجية.

الباحثون يريدون الاستفادة الشبكات العصبية الاصطناعية استعادة الأداء السليم للمناطق المتضررة من الدماغ. بمجرد زرعها في غرسة خاصة ، ستعمل الخلايا العصبية كنوع من الأطراف الاصطناعية التي تتكيف مع الظروف الطبيعية للدماغ. يمكنك قراءة المزيد عن المشروع نفسه في مقال في Scientific Reports.

يريد Facebook الدخول إلى عقلك

قد يكون أولئك الذين يخشون مثل هذه التكنولوجيا الجديدة على حق ، خاصة عندما نسمع ذلك ، على سبيل المثال ، نود أن نختار "محتوى" عقولنا. في حدث أقيم في أكتوبر 2019 من قبل مركز الأبحاث Chan Zuckerberg BioHub المدعوم من Facebook ، تحدث عن الآمال في الأجهزة المحمولة التي يتحكم فيها الدماغ والتي من شأنها أن تحل محل الماوس ولوحة المفاتيح. قال زوكربيرج ، نقلاً عن CNBC: "الهدف هو أن تكون قادرًا على التحكم في الأشياء في الواقع الافتراضي أو المعزز بأفكارك". اشترت شركة Facebook CTRL-labs ، وهي شركة ناشئة تعمل على تطوير أنظمة واجهة بين الدماغ والحاسوب ، مقابل ما يقرب من مليار دولار.

تم الإعلان عن العمل على واجهة الدماغ والحاسوب لأول مرة في مؤتمر Facebook F8 في عام 2017. وفقًا لخطة الشركة طويلة الأجل ، ستسمح الأجهزة القابلة للارتداء غير الغازية للمستخدمين في يوم من الأيام اكتب الكلمات بمجرد التفكير فيها. لكن هذا النوع من التكنولوجيا لا يزال في مرحلة مبكرة جدًا ، خاصة وأننا نتحدث عن واجهات تعمل باللمس وغير جراحية. إن قدرتهم على ترجمة ما يحدث في الدماغ إلى نشاط حركي محدودة. قال زوكربيرج في الاجتماع المذكور أعلاه ، للحصول على فرص عظيمة ، يجب غرس شيء ما.

هل سيسمح الناس لأنفسهم "بزرع شيء ما" للتواصل مع أشخاص معروفين بشهيتهم الجامحة بيانات خاصة من facebook؟ (2) ربما يتم العثور على هؤلاء الأشخاص ، خاصة عندما يعرض عليهم مقاطع من المقالات التي لا يريدون قراءتها. في ديسمبر 2020 ، أخبر Facebook الموظفين أنه يعمل على أداة لتلخيص المعلومات حتى لا يضطر المستخدمون لقراءتها. في نفس الاجتماع ، قدم خططًا أخرى لجهاز استشعار عصبي لاكتشاف الأفكار البشرية وترجمتها إلى إجراءات على الموقع.

2. عقل وواجهات الفيس بوك

ما هي أجهزة الكمبيوتر ذات الكفاءة الذهنية؟

هذه المشاريع ليست هي الجهود الوحيدة التي يجب إنشاؤها. إن مجرد الاتصال بين هذه العوالم ليس الهدف الوحيد المنشود. هناك ، على سبيل المثال. الهندسة العصبية، وهو اتجاه يهدف إلى إعادة بناء قدرات الآلات العقل البشري، على سبيل المثال ، من حيث كفاءة الطاقة.

من المتوقع أنه بحلول عام 2040 ، لن تكون موارد الطاقة العالمية قادرة على تلبية احتياجات الحوسبة لدينا إذا التزمنا بتقنيات السيليكون. لذلك ، هناك حاجة ملحة لتطوير أنظمة جديدة يمكنها معالجة البيانات بشكل أسرع ، والأهم من ذلك ، زيادة كفاءة الطاقة. لطالما عرف العلماء أن تقنيات التقليد قد تكون إحدى الطرق لتحقيق هذا الهدف. العقل البشري.

W حواسيب السيليكون يتم تنفيذ وظائف مختلفة بواسطة كائنات مادية مختلفة ، مما يزيد من وقت المعالجة ويسبب خسائر كبيرة في الحرارة. في المقابل ، يمكن للخلايا العصبية في الدماغ إرسال واستقبال المعلومات في وقت واحد عبر شبكة واسعة بعشرة أضعاف جهد أجهزة الكمبيوتر الأكثر تقدمًا لدينا.

الميزة الرئيسية للدماغ على نظرائه من السيليكون هي قدرته على معالجة البيانات بالتوازي. كل خلية من الخلايا العصبية متصلة بآلاف أخرى ، ويمكن أن تعمل جميعها كمدخلات ومخرجات للبيانات. لتكون قادرًا على تخزين المعلومات ومعالجتها ، كما نفعل نحن ، من الضروري تطوير مواد مادية يمكنها الانتقال بسرعة وسلاسة من حالة التوصيل إلى حالة عدم القدرة على التنبؤ ، كما هو الحال مع الخلايا العصبية. 

قبل بضعة أشهر ، نُشر مقال في مجلة Matter حول دراسة مادة بهذه الخصائص. ابتكر العلماء في جامعة تكساس إيه آند إم أسلاكًا نانوية من الرمز المركب β'-CuXV2O5 والتي تُظهر القدرة على التأرجح بين حالات التوصيل استجابة للتغيرات في درجة الحرارة والجهد والتيار.

عند الفحص الدقيق ، وجد أن هذه القدرة ترجع إلى حركة أيونات النحاس في جميع أنحاء β'-CuxV2O5 ، مما يسبب حركة الإلكترون ويغير الخصائص الموصلة للمادة. للتحكم في هذه الظاهرة ، يتم إنشاء نبضة كهربائية في β'-CuxV2O5 ، تشبه إلى حد بعيد تلك التي تحدث عندما ترسل الخلايا العصبية البيولوجية إشارات إلى بعضها البعض. يعمل دماغنا عن طريق إطلاق خلايا عصبية معينة في الأوقات الحاسمة في تسلسل فريد. يؤدي تسلسل الأحداث العصبية إلى معالجة المعلومات ، سواء كان ذلك في استدعاء ذكرى أو أداء نشاط بدني. سيعمل المخطط مع β'-CuxV2O5 بنفس الطريقة.

القرص الصلب في الحمض النووي

مجال آخر للبحث هو البحث القائم على علم الأحياء. طرق تخزين البيانات. إحدى الأفكار ، التي وصفناها أيضًا مرات عديدة في الترجمة الآلية ، هي ما يلي. تخزين البيانات في الحمض النووي، تعتبر وسيلة تخزين واعدة وصغيرة للغاية ومستقرة (3). من بين أمور أخرى ، هناك حلول تسمح بتخزين البيانات في جينومات الخلايا الحية.

بحلول عام 2025 ، يُقدر أنه سيتم إنتاج ما يقرب من خمسمائة إكسابايت من البيانات يوميًا في جميع أنحاء العالم. يمكن أن يصبح تخزينها سريعًا غير عملي للاستخدام. تكنولوجيا السيليكون التقليدية. من المحتمل أن تكون كثافة المعلومات في الحمض النووي أعلى بملايين المرات من كثافة محركات الأقراص الثابتة التقليدية. تشير التقديرات إلى أن جرامًا واحدًا من الحمض النووي يمكن أن يحتوي على ما يصل إلى 215 مليون جيجابايت. كما أنه مستقر للغاية عند تخزينه بشكل صحيح. في عام 2017 ، استخرج العلماء الجينوم الكامل لأنواع الخيول المنقرضة التي عاشت قبل 700 عام ، وفي العام الماضي ، تمت قراءة الحمض النووي من حيوان ماموث عاش قبل مليون عام.

الصعوبة الرئيسية هي إيجاد طريقة مركب العالم الرقمي i بيانات مع عالم الكيمياء الحيوية للجينات. هو حاليا حول تخليق الحمض النووي في المختبر ، وعلى الرغم من انخفاض التكاليف بسرعة ، إلا أنها لا تزال مهمة صعبة ومكلفة. بمجرد توليفها ، يجب تخزين التسلسلات بعناية في المختبر حتى تصبح جاهزة لإعادة الاستخدام أو يمكن إدخالها في الخلايا الحية باستخدام تقنية تحرير الجينات CRISPR.

أظهر باحثو جامعة كولومبيا نهجًا جديدًا يسمح بالتحويل المباشر الإشارات الإلكترونية الرقمية في البيانات الجينية المخزنة في جينومات الخلايا الحية. قال هاريس وانج ، أحد أعضاء فريق Singularity Hub: "تخيل محركات أقراص صلبة خلوية يمكنها الحساب وإعادة التكوين المادي في الوقت الفعلي". "نعتقد أن الخطوة الأولى هي القدرة على تشفير البيانات الثنائية مباشرة في الخلايا دون الحاجة إلى تخليق الحمض النووي في المختبر."

يعتمد العمل على مسجل الخلية المعتمد على CRISPR ، والذي عربة تم تطويره سابقًا لبكتيريا الإشريكية القولونية ، والتي تكتشف وجود تسلسلات معينة من الحمض النووي داخل الخلية وتسجيل هذه الإشارة في جينوم الكائن الحي. يحتوي النظام على "وحدة استشعار" قائمة على الحمض النووي تستجيب لإشارات بيولوجية معينة. قام وانج وزملاؤه بتكييف وحدة الاستشعار للعمل مع جهاز استشعار حيوي طوره فريق آخر ، والذي بدوره يستجيب للإشارات الكهربائية. في النهاية ، سمح هذا للباحثين الترميز المباشر للمعلومات الرقمية في الجينوم البكتيري. كمية البيانات التي يمكن لخلية واحدة تخزينها صغيرة جدًا ، فقط ثلاث بتات.

لذلك وجد العلماء طريقة لترميز 24 مجموعة بكتيرية مميزة بقطع 3 بت مختلفة من البيانات في نفس الوقت ، بإجمالي 72 بت. استخدموه لتشفير رسائل "Hello world!". في البكتيريا. وأظهروا أنه من خلال طلب السكان المجمّعين واستخدام مصنف مصمم خصيصًا ، يمكنهم قراءة الرسالة بدقة 98 بالمائة. 

من الواضح أن 72 بت بعيدة كل البعد عن السعة. مخزن الذاكرة محركات الأقراص الصلبة الحديثة. ومع ذلك ، يعتقد العلماء أنه يمكن توسيع نطاق الحل بسرعة. تخزين البيانات في الخلايا وفقًا للعلماء ، فهي أرخص بكثير من الطرق الأخرى الترميز في الجيناتلأنه يمكنك فقط زراعة المزيد من الخلايا بدلاً من المرور بتوليف الحمض النووي الاصطناعي المعقد. تتمتع الخلايا أيضًا بقدرة طبيعية على حماية الحمض النووي من الأضرار البيئية. لقد أظهروا ذلك عن طريق إضافة خلايا الإشريكية القولونية إلى تربة تأصيص غير معقمة ثم استخلاص الرسالة الكاملة المكونة من 52 بت منها بشكل موثوق من خلال تسلسل المجتمع الميكروبي المرتبط بالتربة. بدأ العلماء أيضًا في تصميم الحمض النووي للخلايا حتى يتمكنوا من إجراء العمليات المنطقية والذاكرة.

4. رؤية التفرد ما بعد الإنسانية كمرحلة تالية من التطور

دمج فني حاسب i الاتصالات إنه يرتبط ارتباطًا وثيقًا بمفاهيم "التفرد" لما بعد الإنسانية التي تنبأ بها المستقبليون الآخرون أيضًا (4). واجهات آلة الدماغ ، والخلايا العصبية الاصطناعية ، وتخزين البيانات الجينية - كل هذا يمكن أن يتطور في هذا الاتجاه. هناك مشكلة واحدة فقط - هذه هي كل الأساليب والتجارب في المرحلة المبكرة جدًا من البحث. لذلك يجب على أولئك الذين يخشون هذا المستقبل أن يرقدوا بسلام ، ويجب أن يهدأ المتحمسون للتكامل بين الإنسان والآلة.