Moždane stanice mogle bi zamijeniti silikonske čipove—evo zašto bi to moglo uštedjeti energiju

Vaše bi računalo jednog dana moglo raditi na moždanim stanicama.

Istraživači nedavno pronađen da bi biološka računala mogla štedjeti električnu energiju u odnosu na silikonske čipove koje danas koristimo. U radu koji najavljuje otkriće, znanstvenici su opisali korištenje 50.000 moždanih stanica uzgojenih iz matičnih stanica. To je dio rastućeg pokreta za iskorištavanje moći evolucije kako bi računalna obrada bila brža.

"To je potaknuto impresivnim sposobnostima mozga u usporedbi s računalom, kao što su njegova učinkovitost, kontinuirano učenje i intuitivno donošenje odluka", Thomas Hartung, profesor na Sveučilište Johns Hopkins i jedan od vodećih autora rada, rekao je Lifewireu u intervjuu e-poštom. "Najbrže superračunalo na svijetu dostiglo je procijenjeni računalni kapacitet jednog ljudskog mozga tek u lipnju prošle godine, ali ovo računalo zauzimalo je 6800 kvadratnih stopa i koštalo 600 milijuna dolara."

Omogućavanje rada bioloških računala

Istraživački tim je u svom radu opisao metodu za stvaranje "organoidne inteligencije" ili OI. Pristup bi koristio moždane organoide uzgojene u staničnoj kulturi koji dijele neke iste funkcije i strukturu kao i mozak.

Ideja o korištenju mozga kao računala nije posve nova. Hartung je primijetio da su njegovi kolege istraživači prošle godine pokazali da a kultura moždanih stanica mogla naučiti igrati računalnu igricu, Pong. Drugi su znanstvenici pokazali kako upravljati robotima s moždanim organoidima.

"Pronalazimo kako optimizirati takve procese i koristiti ih kao mjerila za optimizaciju modela ili proučavanje učinaka tvari", rekao je Hartung.

No teško je natjerati mozak da radi kao računalo. James Giordano, profesorica neurologije i biokemije na Medicinski centar Sveučilišta Georgetown, rekao je u intervjuu e-poštom da je jedan pristup računalna fuzija koja uključuje dvije osnovne arhitekture: prva je gdje se računalni hardver strukturno "uklapa" u neuralni niz stanica. Druga metoda je gdje se živčane stanice postavljaju na računalne sklopove, pojedinačno ili u malim skupinama.

„Takvi se pristupi mogu koristiti kako bi se omogućilo računalnim sustavima da 'tumače' aktivnosti čvorova i mreža živčanih stanica, kao i cijelih sistemskih organoida; i u potonjem slučaju, može omogućiti prilagođavanje svojstava živčanih stanica i njihovo izravno prenošenje u računalne sustave," dodao je.

Sredstvo za postizanje cilja

Biološka računala bi s vremenom mogla preuzeti neke tradicionalne računalne zadatke, Dave Turek, glavni tehnološki direktor tvrtke KATALOG, tvrtka koja razvija pohranu podataka i računala temeljena na DNK, stoji u e-poruci. Istaknuo je da je posljednjih godina IT industrija svjedočila proliferaciji namjenskih tehnologija, uključujući akceleratore poput GPU-a, kvantnih računala i snažnih paralelnih računala.

"Ova izvedba i razmjer, međutim, dolaze nauštrb veće potrošnje energije, većih zahtjeva za memorijom i dugotrajnom pohranom te veće složenosti upravljanja", rekao je Turek. "Ovo je izazvalo golem interes i zamah u računalnim sustavima DNK temeljenim na kemiji, koji imaju daleko manji fizički otisak, troše redove veličine manje energije i otporni su na tradicionalnu elektroničku sigurnost ranjivosti."

Turekova tvrtka nedavno je postigla prekretnicu u računanju temeljenom na DNK demonstrirajući temeljnu mogućnost paralelnog pretraživanja pomoću kemije DNK. KATALOG kodiran o 17 000 riječi iz Shakespeareova Hamleta u DNK u rujnu.

"Inovativni pristup CATALOGA pokazuje, po prvi put, kako iskoristiti masivni paralelizam kemije DNK pretražiti gotovo bilo koju količinu podataka pohranjenih u DNK bez očekivanog proporcionalnog povećanja resursa," Turek rekao je.

Unatoč nedavnom napretku, nemojte očekivati ​​da ćete uskoro kupiti organsko računalo za svoje stolno računalo. Hartung je rekao da je biološko računalstvo više "vizija" nego praktična stvarnost.

"Teško je zamisliti prijenosno računalo koje se redovito puni medijima kulture stanica", dodao je. "Osobno, radije mogu zamisliti da naučimo kako mozak funkcionira iz pokušaja biološkog izračunavanja i da prema tome modeliramo arhitekturu našeg računala."

Petar Šulc, an Državno sveučilište Arizone istraživač biomimetičke nanotehnologije i molekularnog računalstva, rekao je u e-poruci da očekuje uskoro će se koristiti računanje na bazi stanica i biomolekula za dijagnostiku i terapiju svrhe.

"Upotreba organoida moždanih stanica za izvođenje energetski učinkovitijeg računanja možda je još prilično daleko", dodao je. "Osim privlačnosti 'energetske učinkovitosti', trebalo bi uzeti u obzir visoke troškove povezane s proizvodnju i održavanje tih stanica, što bi moglo nadmašiti računsku učinkovitost takvog sustava ponuda."

Ažuriranje 9.3.2023: Ispravljen naziv izvora u paragrafu 3.