Ajurakud võivad asendada ränikiipe – siin on põhjus, miks see võib energiat säästa

Teie arvuti võib ühel päeval töötada ajurakkudega.

Teadlased hiljuti leitud et bioloogilised arvutid võiksid praegu kasutatavate ränikiipide asemel elektrit säästa. Avastust teatavas dokumendis kirjeldasid teadlased 50 000 tüvirakkudest kasvatatud ajuraku kasutamist. See on osa kasvavast liikumisest, mille eesmärk on kasutada evolutsiooni jõudu arvutitöötluse kiirendamiseks.

"Seda soodustavad aju muljetavaldavad võimalused arvutiga võrreldes, nagu tõhusus, pidev õppimine ja intuitiivne otsuste tegemine." Thomas Hartung, professor aadressil Johns Hopkinsi ülikool ja üks selle paberi juhtivaid autoreid, ütles Lifewire'ile e-posti intervjuus. "Maailma kiireim superarvuti vastas ühe inimese aju hinnangulisele arvutusvõimsusele alles eelmise aasta juunis, kuid see arvuti hõivas 6800 ruutjalga ja maksis 600 miljonit dollarit."

Bioloogiliste arvutite tööle panemine

Uurimisrühm kirjeldas oma artiklis meetodit organoidse luure või OI loomiseks. Selle lähenemisviisi puhul kasutataks rakukultuuris kasvatatud ajuorganoide, millel on ajuga sarnased funktsioonid ja struktuur.

Idee kasutada aju arvutina ei ole täiesti uus. Hartung märkis, et tema kolleegid teadlased näitasid eelmisel aastal, et a ajurakkude kultuur võiks õppida et mängida arvutimängu, Pong. Teised teadlased on näidanud, kuidas juhtida roboteid ajuorganoididega.

"Me uurime, kuidas selliseid protsesse optimeerida ja kasutada neid mudelite optimeerimise või ainete mõju uurimise võrdlusalusena, " ütles Hartung.

Kuid ajude arvutina tööle panemine on keeruline. James Giordano, neuroloogia ja biokeemia professor aadressil Georgetowni ülikooli meditsiinikeskus, ütles meiliintervjuus, et üks lähenemine on arvutifusioon, mis hõlmab kahte põhiarhitektuuri: esimene on see, kus arvutusriistvara on struktuurselt "sobiv" närvirakkude massiiviga. Teine meetod on see, kui närvirakud paigaldatakse arvutusahelatele eraldi või väikeste rühmadena.

"Selliseid lähenemisviise saab kasutada selleks, et võimaldada arvutussüsteemidel "tõlgendada" närvirakkude sõlmede ja võrkude, aga ka tervete süsteemsete organoidide tegevust; ja viimasel juhul võib see võimaldada närvirakkude omadusi kohandada ja edastada otse arvutussüsteemidesse, " lisas ta.

A vahend eesmärgi saavutamiseks

Bioloogilised arvutid võivad lõpuks üle võtta mõned traditsioonilised andmetöötlusülesanded, Dave Turek, tehnoloogiajuht KATALOOGDNA-põhiseid andmesalvestusi ja arvuteid arendav ettevõte, ütles meilis. Ta märkis, et viimastel aastatel on IT-tööstus olnud tunnistajaks otstarbekohase tehnoloogia levikule, sealhulgas kiirenditele nagu GPU-d, kvantarvutid ja võimsad paralleelarvutid.

"See jõudlus ja ulatus tulevad aga suurema energiatarbimise, suurema mälu- ja pikaajalise salvestusvajaduse ning suurema halduse keerukuse arvelt," ütles Turek. "See on tekitanud tohutut huvi ja hoogu keemiapõhiste DNA arvutussüsteemide vastu, millel on palju väiksem füüsiline jalajälg, tarbivad suurusjärgus vähem energiat ja on vastupidavad traditsioonilisele elektroonilisele turvalisusele haavatavused."

Tureki ettevõte saavutas hiljuti DNA-põhise arvutuse verstaposti, näidates DNA keemia abil fundamentaalset paralleelotsingu võimekust. KATALOOG kodeeritud umbes 17 000 sõna septembril Shakespeare'i Hamletist DNA-sse.

"CATALOGI uuenduslik lähenemine näitab esimest korda, kuidas kasutada ära DNA keemia tohutut paralleelsust Otsida peaaegu igas koguses DNA-sse salvestatud andmeid ilma ressursside eeldatava proportsionaalse suurenemiseta," ütles Turek ütles.

Vaatamata hiljutistele edusammudele, ärge oodake, et ostate niipea oma lauaarvuti jaoks orgaanilist arvutit. Hartung ütles, et bioloogiline andmetöötlus on pigem "nägemus" kui praktiline reaalsus.

«Sülearvutit, mida regulaarselt rakukultuurisöötmega toidetakse, on raske ette kujutada,» lisas ta. "Isiklikult võin pigem ette kujutada, et me õpime bioloogilise arvutuse katsetest, kuidas aju töötab, ja modelleerime oma arvuti arhitektuuri vastavalt."

Petr Sulc, an Arizona osariigi ülikool biomimeetilise nanotehnoloogia ja molekulaararvutite uurija ütles e-kirjas, et ootab varsti kasutatakse raku- ja biomolekulipõhiseid arvutusi diagnostikas ja ravis eesmärkidel.

"Ajurakkude organoidide kasutamine energiatõhusamate arvutuste tegemiseks võib olla veel üsna kaugel," lisas ta. "Lisaks "energiatõhususe" atraktiivsusele tuleks arvesse võtta kõrgeid kulusid, mis on seotud nende rakkude tootmine ja hooldamine, mis võiks kaaluda üles sellise süsteemi arvutusliku efektiivsuse pakkumine."

Värskendus 9.3.2023: Parandatud allika nimi lõikes 3.