Digital teknologi er lidt tættere på biologi, DNA og hjernen
Elon Musk forsikrer, at folk i den nærmeste fremtid vil være i stand til at skabe en fuldgyldig hjerne-computer-grænseflade. I mellemtiden hører vi fra tid til anden om hans forsøg på dyr, først på grise og for nylig på aber. Tanken om, at Musk vil få sin vilje og være i stand til at implantere en kommunikationsterminal i en persons hoved, fascinerer nogle, skræmmer andre.
Han arbejder ikke kun på en ny moskus. Forskere fra Storbritannien, Schweiz, Tyskland og Italien annoncerede for nylig resultaterne af et projekt, der har kombineret kunstige neuroner med naturlige (1). Alt dette foregår via internettet, som gør det muligt for biologiske og "silicium" neuroner at kommunikere med hinanden. Eksperimentet involverede dyrkning af neuroner i rotter, som derefter blev brugt til signalering. Gruppeleder Stefano Vassanelli rapporterede, at det for første gang lykkedes forskere at vise, at kunstige neuroner placeret på en chip kan forbindes direkte med biologiske.
Forskere vil gerne drage fordel kunstige neurale netværk genoprette den korrekte funktion af beskadigede områder af hjernen. Når de er implanteret i et specielt implantat, vil neuronerne fungere som en slags protese, der vil tilpasse sig de naturlige forhold i hjernen. Du kan læse mere om selve projektet i en artikel i Scientific Reports.
Facebook vil gerne ind i din hjerne
Dem, der er bange for sådan ny teknologi, kan have ret, især når vi hører, at vi for eksempel gerne vil vælge "indholdet" i vores hjerne. Ved en begivenhed afholdt i oktober 2019 af det Facebook-støttede forskningscenter Chan Zuckerberg BioHub talte han om håb om hjernekontrollerede bærbare enheder, der ville erstatte musen og tastaturet. "Målet er at være i stand til at kontrollere objekter i virtual eller augmented reality med dine tanker," sagde Zuckerberg, citeret af CNBC. Facebook købte CTRL-labs, en startup, der udvikler hjerne-computer grænsefladesystemer, for næsten en milliard dollars.
Arbejdet med hjerne-computer-grænsefladen blev først annonceret på Facebook F8-konferencen i 2017. Ifølge virksomhedens langsigtede plan vil en dag ikke-invasive bærbare enheder give brugerne mulighed for det skrive ord bare ved at tænke dem. Men denne form for teknologi er stadig på et meget tidligt stadie, især da vi taler om berøringsflader, ikke-invasive grænseflader. »Deres evne til at omsætte det, der sker i hjernen, til motorisk aktivitet er begrænset. For store muligheder skal noget implanteres,” sagde Zuckerberg på det førnævnte møde.
Vil folk tillade sig at "implantere noget" for at forbinde sig med folk, der er kendt for deres uhæmmede appetit på private data fra facebook? (2) Måske vil sådanne mennesker blive fundet, især når han tilbyder dem udskæringer af artikler, som de ikke ønsker at læse. I december 2020 fortalte Facebook ansatte, at det arbejdede på et værktøj til at opsummere information, så brugerne ikke behøver at læse dem. På samme møde præsenterede han yderligere planer for en neural sensor til at opdage menneskelige tanker og omsætte dem til handlinger på hjemmesiden.
2. Facebooks hjerne og grænseflader
Hvad er hjerneeffektive computere lavet af?
Disse projekter er ikke de eneste bestræbelser, der skal skabes. Alene forbindelsen mellem disse verdener er ikke det eneste mål, der forfølges. Der er f.eks. neuromorfisk ingeniørarbejde, en trend, der sigter mod at genskabe maskinernes muligheder menneskelig hjernefor eksempel i forhold til dens energieffektivitet.
Det forudsiges, at globale energiressourcer i 2040 ikke vil være i stand til at opfylde vores computerbehov, hvis vi holder os til siliciumteknologier. Derfor er der et presserende behov for at udvikle nye systemer, der kan behandle data hurtigere og vigtigst af alt mere energieffektivt. Forskere har længe vidst, at mimikteknikker kan være en måde at nå dette mål på. menneskelig hjerne.
W silicium computere forskellige funktioner udføres af forskellige fysiske objekter, hvilket øger behandlingstiden og forårsager store varmetab. I modsætning hertil kan neuronerne i hjernen samtidig sende og modtage information over et stort netværk med ti gange spændingen i forhold til vores mest avancerede computere.
Den største fordel ved hjernen i forhold til dens silicium-modstykker er dens evne til at behandle data parallelt. Hver af neuronerne er forbundet med tusindvis af andre, og de kan alle fungere som input og output for data. For at kunne lagre og behandle information, som vi gør, er det nødvendigt at udvikle fysiske materialer, der hurtigt og gnidningsløst kan gå fra en ledningstilstand til en tilstand af uforudsigelighed, som det er tilfældet med neuroner.
For et par måneder siden blev der publiceret en artikel i tidsskriftet Matter om undersøgelsen af et materiale med sådanne egenskaber. Forskere ved Texas A&M University har skabt nanotråde fra det sammensatte symbol β'-CuXV2O5, der demonstrerer evnen til at oscillere mellem ledningstilstande som reaktion på ændringer i temperatur, spænding og strøm.
Ved nærmere undersøgelse viste det sig, at denne evne skyldes bevægelsen af kobberioner gennem β'-CuxV2O5, hvilket forårsager elektron bevægelse og ændrer materialets ledende egenskaber. For at kontrollere dette fænomen genereres en elektrisk impuls i β'-CuxV2O5, meget lig den der opstår, når biologiske neuroner sender signaler til hinanden. Vores hjerne fungerer ved at affyre bestemte neuroner på vigtige tidspunkter i en unik rækkefølge. En sekvens af neurale hændelser fører til behandling af information, uanset om det er at genkalde en hukommelse eller udføre en fysisk aktivitet. Skemaet med β'-CuxV2O5 vil fungere på samme måde.
Harddisk i DNA
Et andet forskningsområde er forskning baseret på biologi. datalagringsmetoder. En af ideerne, som vi også har beskrevet mange gange i MT, er følgende. datalagring i DNA, betragtes som et lovende, ekstremt kompakt og stabilt lagermedium (3). Der findes blandt andet løsninger, der giver dig mulighed for at lagre data i levende cellers genomer.
I 2025 anslås det, at der vil blive produceret næsten fem hundrede exabyte data hver dag på verdensplan. At opbevare dem kan hurtigt blive upraktisk at bruge. traditionel siliciumteknologi. Informationstætheden i DNA er potentielt millioner af gange højere end for konventionelle harddiske. Det anslås, at et gram DNA kan indeholde op til 215 millioner gigabyte. Det er også meget stabilt, når det opbevares korrekt. I 2017 udtog forskerne det komplette genom fra en uddød hesteart, der levede for 700 år siden, og sidste år blev der læst DNA fra en mammut, der levede for en million år siden.
Den største vanskelighed er at finde en måde sammensatte digitale verden i data med genernes biokemiske verden. Det drejer sig pt DNA syntese i laboratoriet, og selvom omkostningerne falder hurtigt, er det stadig en vanskelig og omkostningsfuld opgave. Når først de er syntetiseret, skal sekvenser opbevares omhyggeligt in vitro, indtil de er klar til genbrug eller kan indføres i levende celler ved hjælp af CRISPR-genredigeringsteknologi.
Columbia University forskere har demonstreret en ny tilgang, der tillader direkte konvertering digitale elektroniske signaler ind i de genetiske data, der er lagret i levende cellers genomer. "Forestil dig cellulære harddiske, der kan beregne og fysisk omkonfigurere i realtid," sagde Harris Wang, et af Singularity Hub-teammedlemmerne. "Vi mener, at det første skridt er at være i stand til direkte at kode binære data ind i celler uden behov for in vitro DNA-syntese."
Arbejdet er baseret på en CRISPR-baseret celleoptager, som Van tidligere udviklet til E. coli-bakterier, som registrerer tilstedeværelsen af visse DNA-sekvenser inde i cellen og registrerer dette signal i organismens genom. Systemet har et DNA-baseret "sensormodul", der reagerer på bestemte biologiske signaler. Wang og hans kolleger tilpassede sensormodulet til at fungere med en biosensor udviklet af et andet team, som igen reagerer på elektriske signaler. I sidste ende tillod dette forskerne direkte kodning af digital information i bakteriegenomet. Mængden af data, som en celle kan gemme, er ret lille, kun tre bit.
Så forskerne fandt en måde at kode 24 forskellige bakteriepopulationer med forskellige 3-bit stykker data på samme tid, i alt 72 bit. De brugte det til at kode "Hej verden!"-beskeder. i bakterier. og viste, at ved at bestille den samlede befolkning og bruge en specialdesignet klassificering, kunne de læse beskeden med 98 procents nøjagtighed.
Det er klart, at 72 bit er langt fra kapacitet. masselagring moderne harddiske. Forskere mener dog, at løsningen hurtigt kan skaleres. Lagring af data i celler det er ifølge videnskabsmænd meget billigere end andre metoder kodning i generfordi du bare kan dyrke flere celler i stedet for at gennemgå kompliceret kunstig DNA-syntese. Celler har også en naturlig evne til at beskytte DNA mod miljøskader. De demonstrerede dette ved at tilføje E. coli-celler til usteriliseret pottejord og derefter pålideligt udtrække hele 52-bit beskeden fra dem ved at sekventere jordens associerede mikrobielle samfund. Forskere er også begyndt at designe cellernes DNA, så de kan udføre logiske operationer og hukommelsesoperationer.
4. Visionen af den transhumanistiske singularitet som det næste trin i evolutionen
integration computer tekniker i telekommunikation det er stærkt forbundet med forestillinger om en transhumanistisk "singularitet", forudsagt af andre fremtidsforskere (4). Hjerne-maskine-grænseflader, syntetiske neuroner, lagring af genomiske data - alt dette kan udvikle sig i denne retning. Der er kun ét problem - det er alle metoder og eksperimenter på det meget tidlige stadie af forskning. Så de, der frygter denne fremtid, bør hvile i fred, og entusiasterne for menneske-maskine-integration bør køle af.
