يشمل مستقبل الحوسبة علم الأحياء: أجهزة كمبيوتر تعمل بالذكاء الاصطناعي مدعومة بخلايا دماغية

.يشمل مستقبل الحوسبة علم الأحياء: أجهزة كمبيوتر تعمل بالذكاء الاصطناعي مدعومة بخلايا دماغية

لقد حان الوقت لإنشاء نوع جديد من أجهزة الكمبيوتر ، كما يقول باحثون من جامعة جون هوبكنز جنبًا إلى جنب مع الدكتور بريت كاجان ، كبير العلماء في Cortical Labs في ملبورن ، الذي قاد مؤخرًا تطوير مشروع DishBrain ، حيث يتم وضع الخلايا البشرية في طبق بتري . تعلمت أن تلعب بونج.

في مقال نُشر في 27 فبراير في مجلة Frontiers in Science ، يوضح الفريق كيف يمكن لأجهزة الكمبيوتر البيولوجية أن تتفوق على أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية الحالية لتطبيقات معينة بينما تستخدم جزءًا صغيرًا من الكهرباء التي تتطلبها أجهزة الكمبيوتر اليوم ومزارع الخوادم.

الذكاء العضوي (OI) هو مجال علمي ناشئ يهدف إلى إنشاء أجهزة كمبيوتر حيوية حيث تعمل عضويات الدماغ المزروعة في المختبر كـ “أجهزة بيولوجية”. في مقالهم المنشور في Frontiers in Science ، حدد سميرنوفا وآخرون الإستراتيجية متعددة التخصصات اللازمة لمتابعة هذه الرؤية: من الجيل التالي من تقنيات واجهة الدماغ والكمبيوتر ، إلى خوارزميات التعلم الآلي الجديدة والبنى التحتية للبيانات الضخمة.

لقد بدأوا بتكوين مجموعات صغيرة من 50000 خلية دماغية نمت من الخلايا الجذعية والمعروفة باسم عضويات. هذا هو حوالي ثلث حجم دماغ ذبابة الفاكهة. إنهم يستهدفون 10 ملايين خلية عصبية وهو عدد الخلايا العصبية في دماغ السلحفاة. بالمقارنة ، يمتلك دماغ الإنسان المتوسط ​​أكثر من 80 مليار خلية عصبية.

يسلط المقال الضوء على كيفية استمرار الدماغ البشري في التفوق بشكل كبير على الآلات في مهام معينة. يمكن للبشر ، على سبيل المثال ، تعلم التمييز بين نوعين من الأشياء (مثل الكلب والقط) باستخدام عينات قليلة فقط ، بينما تحتاج خوارزميات الذكاء الاصطناعي إلى عدة آلاف. وبينما تغلب الذكاء الاصطناعي على بطل العالم في Go في عام 2016 ، فقد تم تدريبه على بيانات من 160.000 لعبة – أي ما يعادل اللعب لمدة خمس ساعات كل يوم ، لأكثر من 175 عامًا.

 

الأدمغة أيضًا أكثر كفاءة في استخدام الطاقة. يُعتقد أن أدمغتنا قادرة على تخزين ما يعادل مليون ضعف سعة جهاز كمبيوتر منزلي متوسط ​​(2.5 بيتابايت) ، باستخدام ما يعادل بضعة واط فقط من الطاقة. على النقيض من ذلك ، تستخدم مزارع البيانات الأمريكية أكثر من 15000 ميجاوات سنويًا ، يتم توليد الكثير منها بواسطة عشرات من محطات الطاقة التي تعمل بالفحم.

في الورقة ، حدد المؤلفون خطتهم لـ “الذكاء العضوي” أو OI ، مع نمو عضيات الدماغ في زراعة الخلايا. على الرغم من أن عضيات الدماغ ليست “أدمغة صغيرة” ، إلا أنها تشترك في الجوانب الرئيسية لوظيفة الدماغ وبنيته. ستحتاج الكائنات العضوية إلى التوسع بشكل كبير من حوالي 50000 خلية حاليًا. يقول المؤلف الكبير البروفيسور توماس هارتونج من جامعة جونز هوبكنز في بالتيمور: “بالنسبة إلى OI ، سنحتاج إلى زيادة هذا العدد إلى 10 ملايين”.

 

لقد أثبت بريت وزملاؤه في Cortical Labs بالفعل أن الحواسيب الحيوية المعتمدة على خلايا الدماغ البشري ممكنة. أظهرت ورقة بحثية حديثة في Neuron أن الثقافة المسطحة لخلايا الدماغ يمكن أن تتعلم لعب لعبة الفيديو Pong .

“لقد أظهرنا أنه يمكننا التفاعل مع الخلايا العصبية البيولوجية الحية بطريقة تجبرها على تعديل نشاطها ، مما يؤدي إلى شيء يشبه الذكاء” ، كما يقول كاغان عن لعبة DishBrain البسيطة نسبيًا. “من خلال العمل مع فريق من الأشخاص المذهلين الذين جمعهم البروفيسور هارتونج وزملاؤه من أجل تعاون أورجانويد إنتيليجنس ، تحاول شركة Cortical Labs الآن تكرار هذا العمل مع عضيات الدماغ.”

يقول توماس: “أود أن أقول إن تكرار تجربة [Cortical Labs] مع العضيات يفي بالفعل بالتعريف الأساسي لـ OI”.

قال: “من الآن فصاعدًا ، الأمر يتعلق فقط ببناء المجتمع والأدوات والتقنيات اللازمة لتحقيق الإمكانات الكاملة لمنظمة OI”.

يقول بريت: “يعد هذا المجال الجديد للحوسبة الحيوية بإحداث تقدم غير مسبوق في سرعة الحوسبة ، وقوة المعالجة ، وكفاءة البيانات ، وقدرات التخزين – وكل ذلك مع احتياجات أقل للطاقة”. “الجانب المثير بشكل خاص لهذا التعاون هو الروح المنفتحة والتعاونية التي تشكلت بها. إن جمع هؤلاء الخبراء المختلفين معًا ليس أمرًا حيويًا فقط لتحسين النجاح ولكنه يوفر نقطة اتصال مهمة للتعاون الصناعي. “

ويمكن لهذه التقنية أيضًا أن تمكن العلماء من إجراء دراسة أفضل للأشياء العضوية في المخ التي تم تطويرها من الجلد أو عينات الدم الصغيرة للمرضى الذين يعانون من اضطرابات عصبية ، مثل مرض الزهايمر ، وإجراء اختبارات للتحقيق في كيفية تأثير العوامل الوراثية والأدوية والسموم على هذه الحالات.