Teknologi digital luwih cedhak karo biologi, DNA lan otak

Elon Musk njamin yen ing mangsa ngarep wong bakal bisa nggawe antarmuka otak-komputer lengkap. Ing sawetoro wektu, kita krungu saka wektu kanggo wektu bab nyobi ing kéwan, pisanan ing babi, lan anyar ing kethek. Gagasan manawa Musk bakal entuk dalan lan bisa nglebokake terminal komunikasi ing endhas wong narik sawetara, medeni wong liya.

Dheweke ora mung nggarap sing anyar Kasturi. Ilmuwan saka Inggris, Swiss, Jerman lan Italia bubar ngumumake asil proyek sing wis digabung neuron gawean karo alam (siji). Kabeh iki ditindakake liwat Internet, sing ngidini neuron biologis lan "silikon" bisa komunikasi karo saben liyane. Eksperimen kasebut melu ngembangake neuron ing tikus, sing banjur digunakake kanggo menehi tandha. Pimpinan klompok Stefano Vassanelli nglaporake manawa para ilmuwan pisanan bisa nuduhake yen neuron buatan sing diselehake ing chip bisa langsung disambungake karo sing biologis.

Peneliti pengin njupuk kauntungan jaringan syaraf tiruan mulihake fungsi sing tepat saka wilayah otak sing rusak. Sawise dilebokake menyang implan khusus, neuron bakal tumindak minangka prosthesis sing bakal adaptasi karo kahanan alam otak. Sampeyan bisa maca liyane babagan proyek kasebut ing artikel ing Laporan Ilmiah.

Facebook pengin mlebu ing otak sampeyan

Wong-wong sing wedi karo teknologi anyar kasebut bisa uga bener, utamane nalika krungu, contone, kita pengin milih "isi" otak kita. Ing acara sing dianakake ing Oktober 2019 dening pusat riset sing didhukung Facebook Chan Zuckerberg BioHub, dheweke ngomong babagan pangarep-arep kanggo piranti portabel sing dikontrol otak sing bakal ngganti mouse lan keyboard. "Tujuane yaiku supaya bisa ngontrol obyek ing kasunyatan virtual utawa ditambah karo pikirane," ujare Zuckerberg, dikutip CNBC. Facebook tuku CTRL-labs, wiwitan sing develops sistem antarmuka otak-komputer, kanggo meh milyar dolar.

Nggarap antarmuka otak-komputer pisanan diumumake ing konferensi Facebook F8 ing 2017. Miturut rencana jangka panjang perusahaan, sawijining dina piranti sing bisa dipakai non-invasif bakal ngidini pangguna nulis tembung mung kanthi mikir. Nanging jenis teknologi iki isih ing tataran banget awal, utamané amarga kita ngomong bab tutul, antarmuka non-invasif. "Kemampuan kanggo nerjemahake apa sing kedadeyan ing otak dadi aktivitas motor diwatesi. Kanggo kesempatan sing apik, ana sing kudu ditanem, "ujare Zuckerberg ing rapat kasebut.

Bakal wong ngidini piyambak kanggo "implant soko" kanggo nyambung karo wong dikenal kanggo napsu unbridled kanggo data pribadi saka facebook? (2) Mbokmenawa wong-wong kuwi bakal ditemoni, luwih-luwih nalika menehi potongan artikel sing ora pengin diwaca. Ing Desember 2020, Facebook ngandhani karyawan yen lagi nggarap alat kanggo ngringkes informasi supaya pangguna ora kudu maca. Ing rapat sing padha, dheweke nampilake rencana luwih lanjut kanggo sensor saraf kanggo ndeteksi pikirane manungsa lan nerjemahake menyang tumindak ing situs web.

2. Otak lan antarmuka Facebook

Komputer sing efisien otak digawe saka apa?

Proyèk-proyèk kasebut ora mung siji-sijine upaya sing bakal ditindakake. Sambungan mung ing jagad iki ora mung tujuan sing ditindakake. Ana, contone. rekayasa neuromorfik, gaya ngarahake kanggo nggawé ulang kapabilitas mesin otak manungsa, contone, ing syarat-syarat efisiensi energi.

Diprediksi ing taun 2040, sumber energi global ora bakal bisa nyukupi kabutuhan komputasi yen kita tetep nganggo teknologi silikon. Mula, perlu banget kanggo ngembangake sistem anyar sing bisa ngolah data luwih cepet lan, sing paling penting, energi luwih efisien. Para ilmuwan wis suwe ngerti manawa teknik mimikri bisa dadi salah sawijining cara kanggo nggayuh tujuan kasebut. otak manungsa.

W komputer silikon fungsi beda dileksanakake dening obyek fisik beda, kang nambah wektu Processing lan nimbulaké mundhut panas ageng. Ing kontras, neuron ing otak bisa bebarengan ngirim lan nampa informasi liwat jaringan amba ing sepuluh kaping voltase saka komputer paling canggih kita.

Kauntungan utama otak tinimbang mitra silikon yaiku kemampuan kanggo ngolah data kanthi paralel. Saben neuron disambungake menyang ewonan liyane, lan kabeh bisa tumindak minangka input lan output kanggo data. Kanggo bisa nyimpen lan ngolah informasi, kaya sing ditindakake, perlu ngembangake bahan fisik sing bisa kanthi cepet lan lancar transisi saka kahanan konduksi menyang kahanan sing ora bisa diprediksi, kaya sing kedadeyan karo neuron. 

Sawetara wulan kepungkur, artikel diterbitake ing jurnal Matter babagan sinau babagan materi kanthi sifat kasebut. Ilmuwan ing Texas A&M University wis nggawe kawat nano saka simbol senyawa β'-CuXV2O5 sing nuduhake kemampuan kanggo oscillate antarane negara konduksi kanggo nanggepi owah-owahan ing suhu, voltase, lan arus.

Nalika dipriksa kanthi tliti, ditemokake kemampuan iki amarga gerakan ion tembaga ing saindhenging β'-CuxV2O5, sing nyebabake gerakan elektron lan ngganti sifat konduktif saka materi. Kanggo ngontrol fenomena iki, impuls listrik digawe ing β'-CuxV2O5, meh padha karo sing kedadeyan nalika neuron biologis ngirim sinyal menyang siji liyane. Fungsi otak kita kanthi nembak neuron tartamtu ing wektu sing penting kanthi urutan sing unik. Urutan acara saraf ndadékaké pangolahan informasi, apa iku ngelingi memori utawa nindakake aktivitas fisik. Skema karo β'-CuxV2O5 bakal bisa digunakake kanthi cara sing padha.

Hard drive ing DNA

Wilayah riset liyane yaiku riset adhedhasar biologi. cara panyimpenan data. Salah sawijining gagasan, sing uga wis dijlentrehake kaping pirang-pirang ing MT, yaiku ing ngisor iki. panyimpenan data ing DNA, dianggep medium panyimpenan janjeni, arang banget kompak lan stabil (3). Antarane liyane, ana solusi sing ngidini nyimpen data ing génom sel urip.

Ing taun 2025, kira-kira meh limang atus exabyte data bakal diprodhuksi saben dina ing saindenging jagad. Nyimpen kanthi cepet bisa dadi ora praktis kanggo digunakake. teknologi silikon tradisional. Kapadhetan informasi ing DNA duweni potensi yuta kaping luwih dhuwur tinimbang hard drive konvensional. Dikira siji gram DNA bisa ngemot nganti 215 yuta gigabyte. Iku uga stabil banget nalika disimpen kanthi bener. Ing 2017, para ilmuwan ngekstrak génom lengkap spesies jaran sing wis punah sing urip 700 taun kepungkur, lan taun kepungkur, DNA diwaca saka mammoth sing urip sejuta taun kepungkur.

Kangelan utama yaiku golek cara majemuk jagad digital i data karo donya biokimia gen. Iku saiki babagan sintesis DNA ing Lab, lan sanajan biaya nempel kanthi cepet, iku isih tugas angel lan larang regane. Sawise disintesis, urutan kudu disimpen kanthi ati-ati ing vitro nganti siap digunakake maneh utawa bisa dilebokake ing sel urip nggunakake teknologi panyuntingan gen CRISPR.

Peneliti Universitas Columbia wis nduduhake pendekatan anyar sing ngidini konversi langsung sinyal elektronik digital menyang data genetik sing disimpen ing génom sel urip. "Bayangake hard drive seluler sing bisa ngetung lan ngatur ulang fisik ing wektu nyata," ujare Harris Wang, salah sawijining anggota tim Singularity Hub. "Kita yakin langkah pertama yaiku bisa langsung ngode data biner menyang sel tanpa perlu sintesis DNA in vitro."

Karya iki adhedhasar recorder sel basis CRISPR, kang Wang sadurunge dikembangake kanggo bakteri E. coli, sing ndeteksi anané urutan DNA tartamtu ing njero sèl lan ngrekam sinyal iki ing génom organisme. Sistem kasebut nduweni "modul sensor" adhedhasar DNA sing nanggapi sinyal biologis tartamtu. Wang lan kanca-kancane adaptasi modul sensor kanggo nggarap biosensor sing dikembangake dening tim liyane, sing banjur nanggapi sinyal listrik. Pungkasane, iki ngidini para peneliti pengkodean langsung informasi digital ing genom bakteri. Jumlah data sing bisa disimpen siji sel cukup cilik, mung telung bit.

Dadi, para ilmuwan nemokake cara kanggo ngode 24 populasi bakteri sing beda-beda kanthi potongan data 3-bit sing beda bebarengan, kanthi total 72 bit. Dheweke digunakake kanggo ngodhe pesen "Hello world!". ing bakteri. lan nuduhake yen kanthi ngurutake populasi sing dikumpulake lan nggunakake klasifikasi sing dirancang khusus, dheweke bisa maca pesen kasebut kanthi akurasi 98 persen. 

Temenan, 72 bit adoh saka kapasitas. panyimpenan massa hard drive modern. Nanging, para ilmuwan percaya yen solusi kasebut bisa cepet skala. Nyimpen data ing sel iku, miturut ilmuwan, luwih murah tinimbang cara liyane coding ing genamarga sampeyan mung bisa tuwuh luwih akeh sel tinimbang ngliwati sintesis DNA buatan sing rumit. Sèl uga nduweni kemampuan alami kanggo nglindhungi DNA saka karusakan lingkungan. Wong-wong mau nduduhake iki kanthi nambahake sel E. coli menyang lemah pot sing ora disterilisasi lan banjur kanthi andal ngekstrak kabeh pesen 52-bit saka wong-wong mau kanthi ngurutake komunitas mikroba sing gegandhengan karo lemah. Para ilmuwan uga wiwit ngrancang DNA sel supaya bisa nindakake operasi logis lan memori.

4. Visi singularitas transhumanist minangka tahap evolusi sabanjure

integrasi teknisi komputer i telekomunikasi banget digandhengake karo pangerten babagan "singularitas" transhumanis sing diprediksi dening futuris liyane uga (4). Antarmuka otak-mesin, neuron sintetik, panyimpenan data genom - kabeh iki bisa berkembang ing arah iki. Mung ana siji masalah - iki kabeh cara lan eksperimen ing tahap awal riset. Dadi wong-wong sing wedi masa depan iki kudu ngaso kanthi tentrem, lan para penggemar integrasi manungsa-mesin kudu adhem.