เซลล์สมองสามารถแทนที่ชิปซิลิคอนได้ นี่คือเหตุผลว่าทำไมจึงสามารถประหยัดพลังงานได้

วันหนึ่งคอมพิวเตอร์ของคุณอาจทำงานบนเซลล์สมอง

นักวิจัย เพิ่งพบ คอมพิวเตอร์ชีวภาพสามารถประหยัดพลังงานไฟฟ้าได้มากกว่าชิปซิลิคอนที่เราใช้อยู่ในปัจจุบัน ในบทความประกาศการค้นพบนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้บรรยายถึงการใช้เซลล์สมอง 50,000 เซลล์ที่เติบโตจากสเต็มเซลล์ มันเป็นส่วนหนึ่งของการเคลื่อนไหวที่เพิ่มมากขึ้นเพื่อควบคุมพลังแห่งวิวัฒนาการเพื่อทำให้การประมวลผลคอมพิวเตอร์เร็วขึ้น

"สิ่งนี้ได้รับแรงหนุนจากความสามารถที่น่าประทับใจของสมองเมื่อเทียบกับคอมพิวเตอร์ เช่น ประสิทธิภาพ การเรียนรู้อย่างต่อเนื่อง และการตัดสินใจตามสัญชาตญาณ" โธมัส ฮาร์ตุง, ศาสตราจารย์ที่ มหาวิทยาลัยจอห์น ฮอปกินส์ และหนึ่งในผู้เขียนรายงานฉบับนี้บอกกับ Lifewire ในการสัมภาษณ์ทางอีเมล "ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดในโลกตรงกับความสามารถในการคำนวณโดยประมาณของสมองมนุษย์เพียงตัวเดียวในเดือนมิถุนายนปีที่แล้ว แต่คอมพิวเตอร์เครื่องนี้กินพื้นที่ 6,800 ตารางฟุตและมีราคา 600 ล้านเหรียญสหรัฐ"

ทำให้คอมพิวเตอร์ชีวภาพทำงานได้

ทีมวิจัยได้อธิบายวิธีการสร้าง "ข่าวกรองอินทรีย์" หรือ OI ในรายงานของพวกเขา วิธีการนี้จะใช้สารอินทรีย์ในสมองที่ปลูกในการเพาะเลี้ยงเซลล์ซึ่งมีหน้าที่และโครงสร้างบางอย่างเหมือนกับสมอง

แนวคิดในการใช้สมองเป็นคอมพิวเตอร์ไม่ใช่เรื่องใหม่เลย Hartung ตั้งข้อสังเกตว่าเพื่อนนักวิจัยของเขาแสดงให้เห็นเมื่อปีที่แล้วว่า การเพาะเลี้ยงเซลล์สมองสามารถเรียนรู้ได้ เพื่อเล่นเกมคอมพิวเตอร์โป่ง นักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ได้สาธิตวิธีการแล้ว ควบคุมหุ่นยนต์ด้วยสารอินทรีย์ในสมอง.

“เรากำลังค้นหาวิธีเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการดังกล่าวและใช้เป็นเกณฑ์มาตรฐานในการเพิ่มประสิทธิภาพแบบจำลองหรือศึกษาผลกระทบของสาร” Hartung กล่าว

แต่การทำให้สมองทำงานเหมือนกับคอมพิวเตอร์นั้นเป็นเรื่องยาก เจมส์ จิออร์ดาโนศาสตราจารย์ด้านประสาทวิทยาและชีวเคมีที่ ศูนย์การแพทย์มหาวิทยาลัยจอร์จทาวน์กล่าวในการสัมภาษณ์ทางอีเมลว่าแนวทางหนึ่งคือการหลอมรวมคอมพิวเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับสถาปัตยกรรมพื้นฐานสองแบบ วิธีแรกคือเมื่อฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์มีโครงสร้าง "พอดีกับ" อาร์เรย์ประสาทของเซลล์ วิธีที่สองคือการวางเซลล์ประสาทเข้ากับวงจรคอมพิวเตอร์ ทีละเซลล์หรือเป็นกลุ่มเล็กๆ

"แนวทางดังกล่าวสามารถนำมาใช้เพื่อให้ระบบคอมพิวเตอร์สามารถ 'ตีความ' กิจกรรมของโหนดเซลล์ประสาทและเครือข่ายได้ เช่นเดียวกับอวัยวะภายในทั้งระบบ และในกรณีหลังนี้ สามารถทำให้คุณสมบัติของเซลล์ประสาทสามารถรองรับและส่งตรงไปยังระบบคอมพิวเตอร์ได้” เขากล่าวเสริม

หมายถึงการสิ้นสุด

ในที่สุดคอมพิวเตอร์ชีวภาพก็สามารถเข้ามาแทนที่งานคอมพิวเตอร์แบบเดิมๆ บางอย่างได้ในที่สุด เดฟ ทูเรค, ประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายเทคโนโลยีของ แคตตาล็อกซึ่งเป็นบริษัทที่พัฒนาพื้นที่จัดเก็บข้อมูลและคอมพิวเตอร์ที่ใช้ DNA กล่าวในอีเมล เขาชี้ให้เห็นว่าในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อุตสาหกรรมไอทีได้เห็นการขยายตัวของเทคโนโลยีที่เหมาะกับวัตถุประสงค์ ซึ่งรวมถึงตัวเร่งความเร็ว เช่น GPU คอมพิวเตอร์ควอนตัม และคอมพิวเตอร์คู่ขนานอันทรงพลัง

"ประสิทธิภาพและขนาดดังกล่าว มาพร้อมกับค่าใช้จ่ายด้านการใช้พลังงานที่สูงขึ้น หน่วยความจำที่มากขึ้นและความต้องการจัดเก็บข้อมูลระยะยาว และความซับซ้อนในการจัดการที่สูงขึ้น" Turek กล่าว "สิ่งนี้ทำให้เกิดความสนใจและโมเมนตัมอย่างมากในระบบคอมพิวเตอร์ DNA ที่ใช้เคมี ซึ่งมีขนาดเล็กกว่ามาก รอยเท้าทางกายภาพ ใช้พลังงานน้อยลง และทนทานต่อความปลอดภัยทางอิเล็กทรอนิกส์แบบเดิมๆ ช่องโหว่"

เมื่อเร็วๆ นี้ บริษัทของ Turek ประสบความสำเร็จในหลักชัยสำคัญในการคำนวณโดยใช้ DNA ด้วยการสาธิตความสามารถในการค้นหาแบบคู่ขนานขั้นพื้นฐานโดยใช้เคมี DNA แคตตาล็อกที่เข้ารหัสเกี่ยวกับ 17,000 คำ จากหมู่บ้านเล็ก ๆ ของเช็คสเปียร์สู่ DNA ในเดือนกันยายน

"แนวทางที่เป็นนวัตกรรมใหม่ของ CATALOG แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าจะใช้ประโยชน์จากความคล้ายคลึงกันอย่างมากของเคมี DNA ได้อย่างไร เพื่อค้นหาข้อมูลเกือบทุกจำนวนที่จัดเก็บไว้ใน DNA โดยไม่ต้องเพิ่มทรัพยากรตามสัดส่วนที่คาดหวัง" Turek พูดว่า.

แม้จะมีความก้าวหน้าไปเมื่อเร็วๆ นี้ แต่อย่าคาดหวังว่าจะซื้อคอมพิวเตอร์แบบออร์แกนิกสำหรับเดสก์ท็อปของคุณในเร็วๆ นี้ Hartung กล่าวว่าคอมพิวเตอร์ทางชีววิทยาเป็น "วิสัยทัศน์" มากกว่าความเป็นจริงในทางปฏิบัติ

“แล็ปท็อปที่ป้อนอาหารเลี้ยงเซลล์เป็นประจำนั้นเป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการได้” เขากล่าวเสริม "โดยส่วนตัวแล้ว ฉันจินตนาการได้ว่าเราเรียนรู้วิธีการทำงานของสมองจากการพยายามคำนวณทางชีววิทยา และจำลองสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ของเราตามนั้น"

เพตเตอร์ ซูลค์, หนึ่ง มหาวิทยาลัยรัฐแอริโซนา นักวิจัยด้านนาโนเทคโนโลยีชีวภาพและคอมพิวเตอร์โมเลกุลกล่าวในอีเมลที่เขาคาดหวัง เร็วๆ นี้จะมีการใช้สำหรับการคำนวณโดยใช้เซลล์และชีวโมเลกุลเพื่อการวินิจฉัยและการรักษา วัตถุประสงค์

“การใช้สารออร์การอยด์จากเซลล์สมองเพื่อการคำนวณที่ประหยัดพลังงานมากขึ้นอาจยังอยู่ห่างไกลออกไป” เขากล่าวเสริม "นอกเหนือจากการอุทธรณ์เรื่อง 'ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน' แล้ว เรายังต้องคำนึงถึงต้นทุนที่สูงที่เกี่ยวข้องกับ ผลิตและบำรุงรักษาเซลล์เหล่านี้ ซึ่งอาจเกินดุลประสิทธิภาพการคำนวณที่ระบบจะทำได้ เสนอ."

อัปเดต 3/9/2023: แก้ไขชื่อแหล่งที่มาในย่อหน้าที่ 3