Beyin Hücreleri Silikon Çiplerin Yerini Alabilir - İşte Neden Enerji Tasarrufu Sağlayabilir?

Bilgisayarınız bir gün beyin hücrelerini çalıştırabilir.

Araştırmacılar yakın zamanda bulundu biyolojik bilgisayarların bugün kullandığımız silikon çipler üzerinden elektrik tasarrufu sağlayabileceğini söyledi. Keşfi açıklayan makalede bilim insanları, kök hücrelerden yetiştirilen 50.000 beyin hücresinin kullanıldığını anlattı. Bilgisayar işlemlerini daha hızlı hale getirmek için evrimin gücünden yararlanmaya yönelik büyüyen bir hareketin parçası.

"Bu, bir bilgisayara kıyasla beynin verimliliği, sürekli öğrenme ve sezgisel karar verme gibi etkileyici yetenekleriyle destekleniyor." Thomas Hartung, bir profesör Johns Hopkins Üniversitesi ve makalenin baş yazarlarından biri, Lifewire'a bir e-posta röportajında ​​​​dedi. "Dünyanın en hızlı süper bilgisayarı, yalnızca geçen yılın haziran ayında tek bir insan beyninin tahmini hesaplama kapasitesine ulaşabildi, ancak bu bilgisayar 6.800 metrekarelik bir alanı kapladı ve 600 milyon dolara mal oldu."

Biyolojik Bilgisayarların Çalıştırılması

Araştırma ekibi makalelerinde "organoid zeka" veya OI yaratmaya yönelik bir yöntem açıkladı. Yaklaşım, hücre kültüründe yetiştirilen ve beyinlerle aynı işlevleri ve yapıyı paylaşan beyin organoitlerini kullanacak.

Beyni bilgisayar olarak kullanma fikri tamamen yeni değil. Hartung, araştırmacı arkadaşlarının geçen yıl şunu gösterdiğini belirtti: beyin hücresi kültürü öğrenebilir bilgisayar oyunu oynamak için Pong. Diğer bilim adamları nasıl yapılacağını gösterdiler beyin organoitleriyle robotları kontrol etmek.

Hartung, "Bu tür süreçleri nasıl optimize edeceğimizi ve bunları modelleri optimize etmek veya madde etkilerini incelemek için referans olarak nasıl kullanacağımızı öğreniyoruz" dedi.

Ancak beyinlerin bilgisayar gibi çalışmasını sağlamak zordur. James Giordanonöroloji ve biyokimya profesörü Georgetown Üniversitesi Tıp Merkezi, bir e-posta röportajında, yaklaşımlardan birinin iki temel mimariyi içeren bilgisayar füzyonu olduğunu söyledi: ilki, hesaplama donanımının yapısal olarak bir sinir hücresi dizisine "uyduğu" yerdir. İkinci yöntem, sinir hücrelerinin tek tek veya küçük kümeler halinde hesaplama devrelerine yerleştirilmesidir.

"Bu tür yaklaşımlar, hesaplamalı sistemlerin sinir hücresi düğümleri ve ağlarının yanı sıra tüm sistemik organoidlerin aktivitelerini 'yorumlamasını' sağlamak için kullanılabilir; ve ikinci durumda, sinir hücrelerinin özelliklerinin uyarlanmasını ve doğrudan hesaplamalı sistemlere aktarılmasını sağlayabilir" diye ekledi.

Amaca Ulaşan Bir Araç

Biyolojik bilgisayarlar en sonunda bazı geleneksel hesaplama görevlerini devralabilir. Dave Turek, baş teknoloji sorumlusu KATALOGDNA tabanlı veri depolama ve bilgisayarlar geliştiren bir şirket, bir e-postada şunları söyledi. Son yıllarda BT sektörünün GPU'lar, kuantum bilgisayarlar ve güçlü paralel bilgisayarlar gibi hızlandırıcılar da dahil olmak üzere amaca uygun teknolojilerin çoğalmasına tanık olduğuna dikkat çekti.

Turek, "Ancak bu performans ve ölçek, daha yüksek enerji tüketimi, daha büyük bellek ve uzun vadeli depolama talepleri ve daha yüksek yönetim karmaşıklığı pahasına geliyor" dedi. "Bu, kimya tabanlı DNA hesaplama sistemlerine çok daha küçük bir ilgi ve ivme kazandırdı. Fiziksel ayak izi vardır, çok daha düşük enerji tüketir ve geleneksel elektronik güvenliğe dayanıklıdır güvenlik açıkları."

Turek'in şirketi yakın zamanda DNA kimyasını kullanarak temel paralel arama yeteneğini göstererek DNA tabanlı hesaplamada bir dönüm noktasına ulaştı. KATALOG hakkında kodlanmış 17.000 kelime Eylül ayında Shakespeare'in Hamlet'inden DNA'ya.

"CATALOG'un yenilikçi yaklaşımı ilk kez DNA kimyasının muazzam paralelliğinden nasıl yararlanılacağını gösteriyor Kaynaklarda beklenen orantısal artış olmadan, DNA'da depolanan hemen hemen her miktarda veriyi aramak." Turek söz konusu.

Son gelişmelere rağmen yakın zamanda masaüstünüz için organik bir bilgisayar satın almayı beklemeyin. Hartung, biyolojik hesaplamanın pratik bir gerçeklikten çok bir "vizyon" olduğunu söyledi.

"Düzenli olarak hücre kültürü ortamıyla beslenen bir dizüstü bilgisayarı hayal etmek zor" diye ekledi. "Şahsen ben, biyolojik hesaplama yaparak beynin nasıl çalıştığını öğreneceğimizi ve bilgisayar mimarimizi buna göre modelleyeceğimizi hayal edebiliyorum."

Petr Sulc, BİR Arizona Devlet Üniversitesi biyomimetik nanoteknoloji ve moleküler hesaplama alanında araştırmacı, bir e-postada beklediğini söyledi Yakında teşhis ve tedavi amaçlı hücre ve biyomolekül bazlı hesaplamalar kullanılacaktır. amaçlar.

"Beyin hücresi organoidlerinin enerji açısından daha verimli hesaplamalar gerçekleştirmek için kullanılması hala oldukça uzakta olabilir" diye ekledi. "'Enerji verimliliği'nin çekiciliğinin yanı sıra, bununla bağlantılı yüksek maliyetin de hesaba katılması gerekir. Böyle bir sistemin hesaplama etkinliğinden daha ağır basabilecek bu hücreleri üretmek ve sürdürmek teklif."

Güncelleme 3/9/2023: 3. paragraftaki kaynağın adı düzeltildi.