Smegenų ląstelės gali pakeisti silicio lustus – štai kodėl tai galėtų sutaupyti energijos

Jūsų kompiuteris vieną dieną gali dirbti su smegenų ląstelėmis.

Tyrinėtojai neseniai rastas kad biologiniai kompiuteriai galėtų sutaupyti elektros energijos, palyginti su šiandien naudojamais silicio lustais. Straipsnyje, skelbiančiame apie atradimą, mokslininkai aprašė 50 000 smegenų ląstelių, išaugintų iš kamieninių ląstelių, naudojimą. Tai dalis augančio judėjimo, kuriuo siekiama panaudoti evoliucijos galią, kad kompiuterio apdorojimas būtų greitesnis.

„Tai skatina įspūdingos smegenų galimybės, palyginti su kompiuteriu, pavyzdžiui, jų efektyvumas, nuolatinis mokymasis ir intuityvus sprendimų priėmimas. Tomas Hartungas, profesorius prie Johnso Hopkinso universitete ir vienas iš pagrindinių šio straipsnio autorių, sakė Lifewire interviu el. paštu. „Greičiausias superkompiuteris pasaulyje prilygo apskaičiuotam žmogaus smegenų pajėgumui tik praėjusių metų birželį, tačiau šis kompiuteris užėmė 6800 kvadratinių pėdų ir kainavo 600 mln.

Biologinių kompiuterių veikimas

Tyrimo grupė savo darbe aprašė „organoidinio intelekto“ arba OI kūrimo metodą. Taikant šį metodą būtų naudojami smegenų organoidai, išauginti ląstelių kultūroje, kurių funkcijos ir struktūra panaši kaip ir smegenys.

Idėja naudoti smegenis kaip kompiuterį nėra visiškai nauja. Hartungas pažymėjo, kad jo kolegos tyrinėtojai praėjusiais metais parodė, kad a smegenų ląstelių kultūra galėtų išmokti žaisti kompiuterinį žaidimą „Pong“. Kiti mokslininkai parodė, kaip valdyti robotus su smegenų organoidais.

"Mes išsiaiškinome, kaip optimizuoti tokius procesus ir naudoti juos kaip etalonus optimizuojant modelius arba tiriant medžiagų poveikį", - sakė Hartungas.

Tačiau priversti smegenis dirbti kompiuteriu yra sudėtinga. Jamesas Giordano, neurologijos ir biochemijos profesorius Džordžtauno universiteto medicinos centras, interviu el. paštu sakė, kad vienas iš būdų yra kompiuterių sintezė, apimanti dvi pagrindines architektūras: pirmoji yra ta, kai skaičiavimo aparatinė įranga struktūriškai „pritaikoma“ į neuronų ląstelių masyvą. Antrasis metodas yra tada, kai nervų ląstelės yra pritaikomos prie skaičiavimo grandinių, atskirai arba mažose grupėse.

„Tokie metodai gali būti naudojami, kad skaičiavimo sistemos galėtų „interpretuoti“ nervų ląstelių mazgų ir tinklų veiklą, taip pat ištisus sisteminius organoidus; ir pastaruoju atveju gali leisti pritaikyti nervų ląstelių savybes ir perduoti jas tiesiai į skaičiavimo sistemas“, – pridūrė jis.

Priemonė tikslui pasiekti

Biologiniai kompiuteriai ilgainiui galėtų perimti kai kurias tradicines skaičiavimo užduotis, Dave'as Turekas, vyriausiasis technologijų pareigūnas KATALOGAS, bendrovė, kurianti DNR duomenų saugyklą ir kompiuterius, rašoma el. Jis atkreipė dėmesį, kad pastaraisiais metais IT pramonėje išplito tikslingai pritaikytos technologijos, įskaitant greitintuvus, tokius kaip GPU, kvantinius kompiuterius ir galingus lygiagrečius kompiuterius.

"Tačiau šis našumas ir mastas atsiranda dėl didesnio energijos suvartojimo, didesnio atminties ir ilgalaikio saugojimo poreikio bei didesnio valdymo sudėtingumo", - sakė Turek. „Tai sukėlė didžiulį susidomėjimą ir pagreitį chemijos pagrindu veikiančiomis DNR skaičiavimo sistemomis, kurios turi daug mažesnę fizinį pėdsaką, sunaudoja daug mažiau energijos ir yra atsparūs tradicinei elektroninei saugai pažeidžiamumas“.

Tureko įmonė neseniai pasiekė DNR pagrįsto skaičiavimo etapą, parodydama pagrindines lygiagrečios paieškos galimybes naudodama DNR chemiją. KATALOGAS užkoduotas apie 17 000 žodžių iš Šekspyro „Hamleto“ į DNR rugsėjį.

"Katalogo naujoviškas požiūris pirmą kartą parodo, kaip panaudoti didžiulį DNR chemijos lygiagretumą ieškoti beveik bet kokio DNR saugomo duomenų kiekio be numatomo proporcingo išteklių padidėjimo“, – sakė Turekas sakė.

Nepaisant pastarojo meto pažangos, nesitikėkite, kad greitai įsigysite ekologišką kompiuterį savo darbalaukiui. Hartungas sakė, kad biologinis skaičiavimas yra daugiau „vizija“, o ne praktinė realybė.

„Nešiojamąjį kompiuterį, kuris reguliariai maitinamas ląstelių kultūros terpėmis, sunku įsivaizduoti“, – pridūrė jis. „Asmeniškai aš galiu įsivaizduoti, kad mes sužinome, kaip veikia smegenys, bandydami atlikti biologinį skaičiavimą ir atitinkamai modeliuoti savo kompiuterio architektūrą.

Petras Sulcas, an Arizonos valstijos universitetas biomimetinių nanotechnologijų ir molekulinės kompiuterijos tyrėjas elektroniniame laiške teigė, kad tikisi greitai bus panaudoti ląstelėmis ir biomolekulėmis pagrįsti skaičiavimai diagnostikos ir gydymo tikslais tikslai.

„Smegenų ląstelių organoidų panaudojimas efektyvesniam energijos suvartojimui skaičiavimams atlikti dar gali būti gana toli“, – pridūrė jis. „Be patrauklumo „energijos efektyvumui“, reikėtų atsižvelgti į dideles išlaidas, susijusias su gaminant ir prižiūrint šias ląsteles, kurios galėtų nusverti tokios sistemos skaičiavimo efektyvumą pasiūlymas“.

Atnaujinimas 2023-03-09: 3 pastraipoje pataisytas šaltinio pavadinimas.