脳細胞がシリコンチップの代わりになる可能性 - それがエネルギーを節約できる理由は次のとおりです

あなたのコンピュータはいつか脳細胞で動作するようになるかもしれません。

研究者 最近見つけた 生物学的コンピューターは、私たちが現在使用しているシリコンチップよりも電力を節約できる可能性があります。 この発見を発表した論文の中で、科学者らは幹細胞から増殖させた5万個の脳細胞の使用について説明した。 これは、進化の力を利用してコンピューターの処理を高速化しようとする拡大する運動の一環です。

「これは、効率性、継続的な学習、直感的な意思決定など、コンピュータと比較して脳の優れた能力によって促進されています。」 トーマス・ハートゥングの教授 ジョンズ・ホプキンス大学 と論文の筆頭著者の一人がLifewireの電子メールインタビューで語った。 「世界最速のスーパーコンピューターが人間一人の脳の推定計算能力に匹敵したのは昨年6月のことだが、このコンピューターは6,800平方フィートを占有し、6億ドルの費用がかかった。」

生物学的コンピューターを機能させる

研究チームは論文の中で「オルガノイド・インテリジェンス」（OI）を作成する方法について説明した。 このアプローチでは、脳と同じ機能と構造の一部を共有する細胞培養で成長させた脳オルガノイドを使用します。

脳をコンピューターとして使用するというアイデアは、まったく新しいものではありません。 ハルトゥング氏は、同僚の研究者が昨年、次のことを示したと指摘した。 脳細胞培養は学ぶことができる コンピューターゲーム「ポン」をプレイします。 他の科学者は、次の方法を実証しました。 脳オルガノイドを備えた制御ロボット.

「私たちはそのようなプロセスを最適化し、モデルを最適化したり物質の効果を研究したりするためのベンチマークとして使用する方法を見つけているところです」とHartung氏は述べた。

しかし、脳をコンピューターのように機能させるのは難しい。 ジェームズ・ジョルダーノ、神経学および生化学の教授 ジョージタウン大学医療センター氏は電子メールインタビューで、アプローチの1つは2つの基本アーキテクチャを含むコンピュータ融合であると述べた。1つ目は、計算ハードウェアがセルの神経配列に構造的に「適合」する場合である。 2 番目の方法は、神経細胞を個別にまたは小さなクラスターとして計算回路に適合させる方法です。

「このようなアプローチを使用すると、計算システムが神経細胞のノードやネットワーク、さらには全身オルガノイド全体の活動を「解釈」できるようになります。 後者の場合、神経細胞の特性を調整して計算システムに直接送信できるようになります」と彼は付け加えた。

目的を達成するための手段

生物学的なコンピューターは、最終的には従来のコンピューティング タスクの一部を引き継ぐ可能性があります。 デイブ・チュレックの最高技術責任者 カタログDNAベースのデータストレージとコンピューターを開発する企業は電子メールでこう述べた。 近年、IT 業界では、GPU などのアクセラレータ、量子コンピュータ、強力な並列コンピュータなど、目的に合ったテクノロジが急増していると同氏は指摘しました。

「しかし、このパフォーマンスと規模は、より高いエネルギー消費、より大きなメモリと長期ストレージの需要、より高い管理の複雑性を犠牲にしています」とTurek氏は述べています。 「これにより、化学ベースの DNA コンピューティング システムに多大な関心と勢いが生まれました。 物理的な設置面積が小さく、消費エネルギーが桁違いに少なく、従来の電子セキュリティに対する耐性があります。 脆弱性。」

Turek 氏の会社は最近、DNA 化学を使用した基本的な並列検索機能を実証することにより、DNA ベースの計算のマイルストーンを達成しました。 についてエンコードされたカタログ 17,000語 9月にシェイクスピアの『ハムレット』からDNAへ。

「CATALOG の革新的なアプローチは、DNA 化学の大規模な並列性を活用する方法を初めて示しました。 予想されるリソースの比例的な増加を伴うことなく、DNA に保存されているほぼあらゆる量のデータを検索することができます」と Turek 氏は述べています。 言った。

最近の進歩にもかかわらず、デスクトップ用のオーガニック コンピューターをすぐに購入することは期待できません。 Hartung氏は、バイオロジカルコンピューティングは実際的な現実というよりは「ビジョン」に過ぎないと述べた。

「ラップトップに細胞培養培地が定期的に供給されることは想像するのが難しいです」と彼は付け加えた。 「個人的には、むしろ、生物学的な計算を試みることで脳がどのように機能するかを学び、それに応じてコンピューター アーキテクチャをモデル化しているのではないかと想像できます。」

ペトル・スルク の アリゾナ州立大学 生体模倣ナノテクノロジーと分子コンピューティングの研究者は電子メールで次のように述べています。 間もなく、細胞および生体分子ベースの計算が診断および治療に使用されるようになるでしょう。 目的。

「よりエネルギー効率の高い計算を実行するために脳細胞オルガノイドを使用できるようになるのはまだかなり先のことかもしれない」と彼は付け加えた。 「『エネルギー効率』という魅力に加えて、エネルギー効率に関連する高いコストを考慮する必要があるでしょう。 これらのセルの生成と維持は、そのようなシステムの計算効率を上回る可能性があります。 オファー。"

2023 年 3 月 9 日更新: 段落 3 のソース名を修正しました。