Дигиталната технологија е малку поблиску до биологијата, ДНК и мозокот

Илон Маск уверува дека во блиска иднина луѓето ќе можат да создадат целосен интерфејс мозок-компјутер. Во меѓувреме, одвреме-навреме дознаваме за неговите експерименти врз животни, прво на свињи, а од неодамна и на мајмуни. Идејата дека Маск ќе ја постигне својата цел и ќе може да вгради комуникациски терминал во главата на една личност, некои фасцинира, а други ги плаши.

Не само што работи на ново Мошус. Научниците од Велика Британија, Швајцарија, Германија и Италија неодамна ги објавија резултатите од проектот што се комбинираше вештачки неврони со природни (1). Сето ова се прави преку Интернет, кој им овозможува на биолошките и силиконските неврони да комуницираат меѓу себе. Експериментот вклучувал растечки неврони кај стаорци, кои потоа биле користени за пренос на сигнали. Водач на групата Стефано Васанели објавија дека научниците успеале за прв пат да покажат дека вештачките неврони поставени на чип можат директно да се поврзат со биолошките.

Истражувачите сакаат да ги искористат предностите вештачки невронски мрежи обновување на правилното функционирање на оштетените области на мозокот. Откако ќе бидат воведени во посебен имплант, невроните ќе делуваат како еден вид протеза која ќе се прилагоди на природните услови на мозокот. Можете да прочитате повеќе за самиот проект во статија во списанието Scientific Reports.

Фејсбук сака да влезе во вашиот мозок

Оние кои се плашат од таква нова технологија можеби се во право, особено кога ќе слушнеме дека, на пример, би сакале да ја избереме „содржината“ на нашиот мозок. На настанот во октомври 2019 година одржан од истражувачкиот центар Chan Zuckerberg BioHub поддржан од Facebook, тој зборуваше за надежите за создавање рачни уреди контролирани од мозокот кои ќе ги заменат глувчето и тастатурата. „Целта е да можете да контролирате предмети во виртуелна или проширена реалност со вашите мисли“, рече Цукерберг, цитиран од CNBC. Facebook ги купи CTRL-labs, стартап кој развива системи за интерфејс на мозокот и компјутерот, за речиси милијарда долари.

Работата на интерфејс мозок-компјутер за првпат беше објавена на конференцијата F8 на Facebook во 2017 година. Според долгорочниот план на компанијата, неинвазивните уреди за носење еден ден ќе им овозможат на корисниците пишувајте зборови само размислувајќи ги. Но, овој тип на технологија е сè уште во многу рана фаза, особено затоа што зборуваме за неинвазивни интерфејси базирани на допир. „Нивната способност да го преведат она што се случува во мозокот во моторна активност е ограничена. За поголеми можности, нешто треба да се всади“, рече Цукерберг на споменатиот состанок.

Дали луѓето ќе дозволат да бидат „всадени со нешто“ за да се поврзат со луѓе познати по нивниот незауздан апетит за приватни податоци од Фејсбук? (2) Можеби ќе има такви луѓе, особено кога ќе им понуди кратенки на статии што не сакаат да ги читаат. Во декември 2020 година, Фејсбук им кажа на вработените дека работи на алатка за сумирање на информации за корисниците да не мора да ги читаат. На истиот состанок, тој ги презентираше понатамошните планови за нервен сензор кој ќе ги детектира човечките мисли и ќе ги претвори во дејства на веб-страница.

2. Интерфејсите на мозокот и Фејсбук

Како да направите компјутери ефикасни за мозокот?

Овие проекти не се единствените напори што ќе се создадат. Едноставното поврзување на овие светови не е единствената цел што се следи. Постојат, на пример. невроморфно инженерство, тренд насочен кон пресоздавање на можностите на машините човечки мозок, на пример, во однос на неговата енергетска ефикасност.

Се предвидува дека до 2040 година, глобалните енергетски ресурси нема да можат да ги задоволат нашите компјутерски потреби ако се држиме до силиконските технологии. Затоа, постои итна потреба да се развијат нови системи кои ќе можат побрзо да ги обработуваат податоците и што е најважно, енергетски поефикасно. Научниците одамна знаат дека техниките на мимикрија може да бидат еден начин да се постигне оваа цел. човечки мозок.

W силиконски компјутери Различни функции вршат различни физички објекти, што го зголемува времето на обработка и предизвикува огромни загуби на топлина. Спротивно на тоа, невроните во мозокот можат истовремено да испраќаат и примаат информации низ огромна мрежа со десет пати помал напон од нашите најнапредни компјутери.

Главната предност на мозокот во однос на неговите колеги од силикон е неговата способност паралелно да обработува податоци. Секој од невроните е поврзан со илјадници други, од кои сите можат да дејствуваат како влезни и излезни податоци за податоците. За да можеме да складираме и обработуваме информации како ние, неопходно е да се развијат физички материјали кои можат брзо и непречено да преминат од состојба на спроводливост во состојба на непредвидливост, како што е случајот со невроните. 

Пред неколку месеци, списанието „Материја“ објави статија за проучување на материјал со такви својства. Научниците од Универзитетот А&М во Тексас создадоа наножици од симболот на соединението β'-CuXV2O5 кои ја демонстрираат способноста да осцилираат помеѓу состојбите на спроводливост како одговор на промените во температурата, напонот и струјата.

По внимателно испитување, беше откриено дека оваа способност се должи на движењето на бакарните јони низ β'-CuxV2O5, што предизвикува движење на електрони и ги менува спроводните својства на материјалот. За да се контролира овој феномен, β'-CuxV2O5 генерира електричен импулс многу сличен на она што се случува кога биолошките неврони испраќаат сигнали еден до друг. Нашите мозоци функционираат со активирање на специфични неврони во клучни моменти во единствена низа. Редоследот на нервните настани води до обработка на информации, било да е тоа враќање на меморијата или извршување на физичка активност. Колото со β'-CuxV2O5 ќе работи на ист начин.

Хард диск во ДНК

Друга област на истражување е истражување засновано на биологија. методи за заштеда на податоци. Една од идеите што исто така многупати ја опишавме во МТ е следнава. Складирање на ДНК, се смета за ветувачки, исклучително компактен и стабилен носител на информации (3). Меѓу другото, постојат решенија кои овозможуваат складирање на податоци во геномите на живите клетки.

Се проценува дека до 2025 година во светот ќе се произведуваат речиси петстотини егзабајти податоци дневно. Нивното складирање може брзо да стане непрактично за употреба традиционална силиконска технологија. Густината на информациите во ДНК е потенцијално милиони пати поголема од онаа на конвенционалните хард дискови. Се проценува дека еден грам ДНК може да содржи до 215 милиони гигабајти. Исто така е многу стабилен кога се складира правилно. Во 2017 година, научниците го извлекоа целосниот геном на изумрен вид коњ кој живеел пред 700 години, а минатата година беше прочитана ДНК на мамут кој живеел пред милион години.

Главната тешкотија е да се најде начин врска дигитален свет i податоци со биохемискиот свет на гените. Во моментов зборуваме за синтеза на ДНК во лабораторија, и иако трошоците брзо паѓаат, сепак тоа е сложена и скапа задача. Откако ќе се синтетизираат, секвенците мора внимателно да се складираат ин витро додека не бидат подготвени за повторна употреба или не можат да се воведат во живите клетки користејќи технологија за уредување на гени CRISPR.

Истражувачите од Универзитетот Колумбија покажаа нов пристап кој овозможува директна конверзија дигитални електронски сигнали во генетски податоци складирани во геномите на живите клетки. „Замислете мобилни хард дискови што можат да пресметуваат и физички да се реконфигурираат во реално време“, изјави Харис Ванг, еден од членовите на тимот, за Singularity Hub. „Ние веруваме дека првиот чекор е да можеме директно да ги кодираме бинарните податоци во клетките без потреба од синтеза на ДНК ин витро“.

Работата се заснова на мобилен рекордер базиран на CRISPR кој Ванг претходно развиена за бактеријата E. coli, која детектира присуство на одредени секвенци на ДНК внатре во клетката и го запишува овој сигнал во геномот на организмот. Системот има „сензорски модул“ базиран на ДНК кој реагира на специфични биолошки сигнали. Ванг и неговите колеги го адаптирале сензорскиот модул да работи со биосензор развиен од друг тим, кој пак реагира на електрични сигнали. На крајот на краиштата, ова им овозможи на истражувачите директно кодирање на дигитални информации во бактерискиот геном. Количината на податоци што една ќелија може да ја складира е прилично мала, само три бита.

На овој начин, научниците пронајдоа начин да кодираат 24 одделни бактериски популации користејќи различни 3-битни податоци истовремено, за вкупно 72 бита. Тие го користеа за кодирање на пораките „Здраво свето!“. во бактерии. и покажаа дека со секвенционирање на комбинираната популација и користење на специјално дизајниран класификатор, тие можат да ја прочитаат пораката со 98 проценти точност. 

Очигледно, 72 бита е далеку од капацитетот. масовно складирање модерни хард дискови. Сепак, научниците веруваат дека решението може брзо да се размери. Чување податоци во ќелии ова е, според научниците, многу поевтино од другите методи кодирање во генитезатоа што едноставно можете да одгледувате повеќе клетки наместо да се занимавате со сложената синтеза на вештачка ДНК. Клетките исто така имаат природна способност да ја заштитат ДНК од оштетување на околината. Тие го покажаа ова со додавање на клетките на E. coli на нестерилизирана почва за саксии и потоа со сигурност извлекувајќи ја целата 52-битна порака од нив со секвенционирање на поврзаната микробна заедница на почвата. Научниците, исто така, започнаа инженеринг на ДНК на клетките за да им овозможат да вршат логички и мемориски операции.

4. Визија на трансхуманистичката сингуларност како следна фаза од еволуцијата

интеграција Компјутерски техничар i телекомуникациите тој е силно поврзан со поимите за трансхуманистичка „сингуларност“ предвидена од други футуристи (4). Интерфејси на мозокот-машина, синтетички неврони, складирање на геномски податоци - сето тоа може да се развие во оваа насока. Има само еден проблем - тоа се сите методи и експерименти во многу раните фази на истражувањето. Значи, оние кои се плашат од оваа иднина треба да почиваат во мир, а ентузијастите на интеграцијата човек-машина треба да се оладат.