Raqamli texnologiya biologiya, DNK va miyaga biroz yaqinroq

Ilon Mask yaqin kelajakda odamlar miya-kompyuter interfeysini to‘laqonli yaratishi mumkinligiga ishontirmoqda. Bu orada biz vaqti-vaqti bilan uning hayvonlar ustida, avvaliga cho‘chqalarda, yaqinda esa maymunlarda o‘tkazgan tajribalari haqida eshitamiz. Mask o'z yo'lini topib, odamning boshiga aloqa terminalini joylashtira oladi, degan fikr kimnidir hayratga soladi, kimnidir qo'rqitadi.

U nafaqat yangi ish ustida ishlayapti Musk. Yaqinda Buyuk Britaniya, Shveytsariya, Germaniya va Italiya olimlari birlashgan loyiha natijalarini e'lon qilishdi. tabiiy bilan sun'iy neyronlar (bitta). Bularning barchasi internet orqali amalga oshiriladi, bu biologik va "kremniy" neyronlarning bir-biri bilan aloqa qilishiga imkon beradi. Tajriba kalamushlarda neyronlarni o‘stirish bilan bog‘liq bo‘lib, keyinchalik ular signal berish uchun ishlatilgan. Guruh rahbari Stefano Vassanelli Olimlar birinchi marta chipga joylashtirilgan sun'iy neyronlar biologik neyronlar bilan bevosita bog'lanishi mumkinligini ko'rsatishga muvaffaq bo'lishdi.

Tadqiqotchilar undan foydalanishni xohlashadi sun'iy neyron tarmoqlari miyaning shikastlangan joylarining to'g'ri ishlashini tiklash. Maxsus implantga kiritilgandan so'ng, neyronlar miyaning tabiiy sharoitlariga mos keladigan protezning bir turi sifatida ishlaydi. Loyihaning o'zi haqida batafsil ma'lumotni Ilmiy hisobotlardagi maqolada o'qishingiz mumkin.

Facebook sizning miyangizga kirishni xohlaydi

Bunday yangi texnologiyadan qo'rqqanlar to'g'ri bo'lishi mumkin, ayniqsa, biz, masalan, miyamizning "tarkibini" tanlashni xohlaymiz, deb eshitganimizda. 2019-yil oktabr oyida Facebook tomonidan qo‘llab-quvvatlanadigan Chan Tsukerberg BioHub tadqiqot markazi tomonidan o‘tkazilgan tadbirda u sichqoncha va klaviatura o‘rnini bosuvchi miya tomonidan boshqariladigan portativ qurilmalarga umid haqida gapirdi. "Maqsad - virtual yoki to'ldirilgan reallikdagi ob'ektlarni o'z fikrlaringiz bilan boshqara olishdir", dedi Sukerberg, CNBC iqtibos keltirgan holda. Facebook kompaniyasi CTRL-laboratoriyalarni, miya va kompyuter interfeysi tizimlarini ishlab chiquvchi startapni qariyb milliard dollarga sotib oldi.

Miya-kompyuter interfeysi ustida ishlash birinchi marta 8 yilda Facebook F2017 konferensiyasida e'lon qilingan edi. Kompaniyaning uzoq muddatli rejasiga ko'ra, bir kun kelib noinvaziv kiyiladigan qurilmalar foydalanuvchilarga imkon beradi so'zlarni faqat ularni o'ylab yozing. Ammo bunday texnologiya hali juda erta bosqichda, ayniqsa, biz teginish, invaziv bo'lmagan interfeyslar haqida gapirganimiz uchun. "Ularning miyada sodir bo'layotgan voqealarni vosita faoliyatiga aylantirish qobiliyati cheklangan. Katta imkoniyatlar uchun nimadir implantatsiya qilish kerak”, dedi Sukerberg yuqorida tilga olingan uchrashuvda.

Odamlar o'zlarining cheksiz ishtahasi bilan mashhur odamlar bilan bog'lanish uchun o'zlariga "biror narsa ekish" ga ruxsat beradilar Facebook-dan shaxsiy ma'lumotlar? (2) Ehtimol, bunday odamlar topiladi, ayniqsa, u ularga o'qishni istamaydigan maqolalarni taklif qilganda. 2020-yil dekabr oyida Facebook xodimlariga foydalanuvchilar uni o‘qib chiqmasligi uchun ma’lumotlarni umumlashtirish vositasi ustida ishlayotganini aytdi. Xuddi shu uchrashuvda u inson fikrlarini aniqlash va ularni veb-saytdagi harakatlarga aylantirish uchun neyron sensorining keyingi rejalarini taqdim etdi.

2. Facebookning miyasi va interfeyslari

Miya uchun samarali kompyuterlar nimadan yasalgan?

Bu loyihalar yaratilishi kerak bo'lgan yagona harakatlar emas. Bu olamlarning shunchaki aloqasi ko'zlangan yagona maqsad emas. Masalan, bor. neyromorfik muhandislik, mashinalarning imkoniyatlarini qayta tiklashga qaratilgan tendentsiya inson miyasi, masalan, energiya samaradorligi nuqtai nazaridan.

Agar kremniy texnologiyalariga amal qilsak, 2040 yilga borib global energiya resurslari bizning kompyuter ehtiyojlarimizni qondira olmaydi. Shu sababli, ma'lumotlarni tezroq va eng muhimi, energiya tejamkorligi bilan qayta ishlay oladigan yangi tizimlarni yaratishga shoshilinch ehtiyoj bor. Olimlar taqlid qilish texnikasi bu maqsadga erishishning bir yo'li bo'lishi mumkinligini uzoq vaqtdan beri bilishadi. inson miyasi.

W silikon kompyuterlar turli funktsiyalar turli jismoniy ob'ektlar tomonidan amalga oshiriladi, bu esa ishlov berish vaqtini oshiradi va katta issiqlik yo'qotishlariga olib keladi. Bundan farqli o'laroq, miyadagi neyronlar bir vaqtning o'zida bizning eng ilg'or kompyuterlarimizdan o'n baravar yuqori bo'lgan keng tarmoq orqali ma'lumot yuborishi va qabul qilishi mumkin.

Miyaning kremniy hamkasblaridan asosiy ustunligi ma'lumotlarni parallel ravishda qayta ishlash qobiliyatidir. Neyronlarning har biri boshqa minglab neyronlar bilan bog'langan va ularning barchasi ma'lumotlar uchun kirish va chiqish vazifasini bajarishi mumkin. Biz kabi axborotni saqlash va qayta ishlash imkoniyatiga ega bo'lish uchun neyronlarda bo'lgani kabi o'tkazuvchanlik holatidan oldindan aytib bo'lmaydigan holatga tez va muammosiz o'tadigan jismoniy materiallarni ishlab chiqish kerak. 

Bir necha oy oldin Matter jurnalida shunday xususiyatlarga ega materialni o'rganish haqida maqola chop etilgan edi. Texas A&M universiteti olimlari harorat, kuchlanish va oqim o‘zgarishiga javoban o‘tkazuvchanlik holatlari o‘rtasida tebranish qobiliyatini namoyish qiluvchi b'-CuXV2O5 birikma belgisidan nanosimlarni yaratdilar.

Yaqindan o'rganib chiqqach, bu qobiliyat mis ionlarining b'-CuxV2O5 bo'ylab harakatlanishi bilan bog'liqligi aniqlandi. elektron harakati va materialning o'tkazuvchanlik xususiyatlarini o'zgartiradi. Ushbu hodisani boshqarish uchun b'-CuxV2O5 da elektr impulsi hosil bo'ladi, bu biologik neyronlar bir-biriga signal yuborganda paydo bo'ladiganga juda o'xshash. Bizning miyamiz muayyan neyronlarni o'ziga xos ketma-ketlikda muhim vaqtlarda yoqish orqali ishlaydi. Neyron hodisalarning ketma-ketligi xotirani esga olish yoki jismoniy faoliyatni amalga oshirish bo'ladimi, axborotni qayta ishlashga olib keladi. b'-CuxV2O5 bilan sxema xuddi shunday ishlaydi.

DNKdagi qattiq disk

Tadqiqotning yana bir sohasi biologiyaga asoslangan tadqiqotlardir. ma'lumotlarni saqlash usullari. MTda biz ham ko'p marta tasvirlab bergan g'oyalardan biri quyidagilardir. DNKda ma'lumotlarni saqlash, istiqbolli, juda ixcham va barqaror saqlash muhiti hisoblanadi (3). Boshqalar qatorida tirik hujayralar genomlarida ma'lumotlarni saqlashga imkon beruvchi echimlar mavjud.

2025 yilga kelib, dunyo bo'ylab har kuni deyarli besh yuz ekzabayt ma'lumot ishlab chiqariladi, deb taxmin qilinmoqda. Ularni saqlash tezda amaliy bo'lib qolishi mumkin. an'anaviy silikon texnologiyasi. DNKdagi axborot zichligi an'anaviy qattiq disklarga qaraganda millionlab marta yuqori. Bir gramm DNK 215 million gigabaytgacha bo'lishi mumkinligi taxmin qilinmoqda. To'g'ri saqlanganida ham juda barqaror. 2017-yilda olimlar 700 ming yil avval yashagan yo‘qolib ketgan ot turining to‘liq genomini ajratib olishdi, o‘tgan yili esa million yil avval yashagan mamontdan DNK o‘qildi.

Asosiy qiyinchilik - yo'l topish birikma raqamli dunyo i genlarning biokimyoviy dunyosi bilan ma'lumotlar. Hozir haqida DNK sintezi laboratoriyada va xarajatlar tez tushib ketayotgan bo'lsa-da, bu hali ham qiyin va qimmat ish. Sintezlangandan so'ng, ketma-ketliklar qayta foydalanishga tayyor bo'lgunga qadar yoki CRISPR genini tahrirlash texnologiyasidan foydalangan holda tirik hujayralarga kiritilgunga qadar ehtiyotkorlik bilan in vitro saqlanishi kerak.

Kolumbiya universiteti tadqiqotchilari to‘g‘ridan-to‘g‘ri konvertatsiya qilish imkonini beruvchi yangi yondashuvni namoyish etishdi raqamli elektron signallar tirik hujayralar genomlarida saqlanadigan genetik ma'lumotlarga. "Haqiqiy vaqtda hisoblash va jismoniy qayta sozlash mumkin bo'lgan uyali qattiq disklarni tasavvur qiling", dedi Xarris Vang, Singularity Hub jamoasi a'zolaridan biri. "Biz birinchi qadam, in vitro DNK sinteziga muhtoj bo'lmasdan, ikkilik ma'lumotlarni hujayralarga to'g'ridan-to'g'ri kodlash mumkinligiga ishonamiz."

Ish CRISPR asosidagi hujayra yozuvchisiga asoslangan bo'lib, u Van ilgari E. coli bakteriyalari uchun ishlab chiqilgan bo'lib, u hujayra ichidagi ma'lum DNK ketma-ketliklarining mavjudligini aniqlaydi va bu signalni organizm genomida qayd etadi. Tizimda ma'lum biologik signallarga javob beradigan DNK asosidagi "sensor moduli" mavjud. Vang va uning hamkasblari sensor modulini boshqa jamoa tomonidan ishlab chiqilgan biosensor bilan ishlashga moslashtirdilar, bu esa o‘z navbatida elektr signallariga javob beradi. Oxir-oqibat, bu tadqiqotchilarga imkon berdi bakterial genomdagi raqamli ma'lumotlarni to'g'ridan-to'g'ri kodlash. Bitta hujayra saqlashi mumkin bo'lgan ma'lumotlar miqdori juda kichik, faqat uchta bit.

Shunday qilib, olimlar bir vaqtning o'zida turli xil 24-bitli ma'lumotlarga ega 3 ta bakterial populyatsiyani, jami 72 bitni kodlash yo'lini topdilar. Ular undan “Salom dunyo!” xabarlarini kodlash uchun foydalanganlar. bakteriyalarda. va birlashtirilgan aholiga buyurtma berish va maxsus ishlab chiqilgan tasniflagichdan foydalanish orqali ular xabarni 98 foiz aniqlik bilan o'qiy olishlarini ko'rsatdi. 

Shubhasiz, 72 bit sig'imdan uzoqdir. ommaviy saqlash zamonaviy qattiq disklar. Biroq, olimlar yechimni tezda miqyosda qo'llash mumkinligiga ishonishadi. Hujayralarda ma'lumotlarni saqlash bu, olimlarning fikriga ko'ra, boshqa usullarga qaraganda ancha arzon genlarda kodlashchunki siz murakkab sun'iy DNK sintezidan o'tish o'rniga ko'proq hujayralarni o'stira olasiz. Hujayralar, shuningdek, DNKni atrof-muhit ta'siridan himoya qilish uchun tabiiy qobiliyatga ega. Ular buni E. coli hujayralarini sterilizatsiya qilinmagan tuproqqa qo'shib, so'ngra tuproq bilan bog'liq mikroblar hamjamiyatini ketma-ketlashtirish orqali to'liq 52-bitli xabarni ishonchli tarzda ajratib ko'rsatishdi. Olimlar, shuningdek, mantiqiy va xotira operatsiyalarini bajara oladigan hujayralar DNKsini loyihalashni boshladilar.

4. Transhumanistik singulyarlikni evolyutsiyaning keyingi bosqichi sifatida ko'rish

integratsiya kompyuter texnikasi i telekommunikatsiya u boshqa futuristlar tomonidan ham bashorat qilingan transhumanistik "yakkalik" tushunchalari bilan kuchli bog'langan (4). Miya-mashina interfeyslari, sintetik neyronlar, genomik ma'lumotlarni saqlash - bularning barchasi shu yo'nalishda rivojlanishi mumkin. Faqat bitta muammo bor - bularning barchasi tadqiqotning dastlabki bosqichidagi usullar va tajribalar. Shunday qilib, bu kelajakdan qo'rqqanlar xotirjam dam olishlari kerak va inson-mashina integratsiyasi ishqibozlari salqinlashlari kerak.