Bilişimin geleceği biyolojik mi?

 İnsan beyninin bilgisayarlarda bir ayağı var - peki bir sonraki mantıklı adım nedir?

Bilgisayarları insan beyni gibi yapmaya çalışmak yeni bir olgu değil. Bununla birlikte, Johns Hopkins Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, gerçek nöronları kullanarak bu kavramı biraz daha kelimenin tam anlamıyla ele almanın birçok faydası olabileceğini savunuyor, ancak oraya varmadan önce atlamamız gereken bazı engeller var.

Yakın tarihli bir makalede ekip, insan beyin hücreleri tarafından desteklenen (ancak insan beyninden alınmamış) biyobilgisayarlar yaratmadan önce ihtiyaç duyulan şeyin bir yol haritasını ortaya koydu. Ayrıca, araştırmacılardan birine göre, önerilen "organoid zekanın" mevcut bilgisayarlara göre sahip olacağı bazı net faydalar var.

Johns Hopkins Üniversitesi Çevre Sağlığı ve Mühendisliği bölümünde araştırmacı ve makalenin yazarlarından biri olan Thomas Hartung, Ars'a “Bilgisayarlarımızı her zaman daha beyin benzeri yapmaya çalıştık” dedi. "En azından teorik olarak, beyin aslında bir bilgisayar kadar eşsizdir."

O canlı (bir nevi?)

Organoidler, tüm organlara benzemek için laboratuvarda yetiştirilen küçük doku parçalarıdır; bir organın özelleşmiş hücre tiplerinin birçoğunu ve bazı iç yapıları içerirler. Araştırmacıların insan veya hayvan testi yapmaya gerek kalmadan çalışma yapmalarını sağlar. Hartung ve çeşitli meslektaşları, insan beyin hücrelerinden yetiştirilen organoidlerle çalışıyor. Kök hücre benzeri bir duruma yeniden programladığı insan derisi örneklerinden 2012 yılında onları büyütmeye başladı. Organoidler küçüktür, kabaca bir kalem ucu büyüklüğündedir, ancak birçok nöron (yaklaşık 50.000) ve öğrenmelerine ve hatırlamalarına izin veren çeşitli başka yapılar içerirler.

Hartung'a göre bu hücreler, çeşitli faydaları olan bilgisayarlar oluşturmak için kullanılabilir. Birincisi, bu tür makineler, geleneksel bilgisayarlara ve özellikle de süper bilgisayarlara göre daha az enerji tüketimi ile sonuçlanacaktır. İnsan beyni, bilgisayarlardan daha hızlı öğrenir ve daha az enerji kullanır. Örneğin, oyun oynama algoritması AlphaGo, 160.000 amatör Go oyunundan elde edilen verilerle eğitildi. Bir insanın bu oyunları oynaması inanılmaz derecede uzun bir zaman alacaktır, ancak yine de insanlar Go'da takdire şayan bir performans sergiliyor. Ek olarak, insan beyni veri depolamada çok iyidir - 2,5 milyon gigabayt depolayabileceği tahmin edilmektedir.

Teorik olarak, organoid bilgisayarlar da daha az yer kaplar. Gelecekte, bir Petri kabındaki bir şeyin aksine, üç boyutlu bir yapıya sahip olabilirler, bu da hücre yoğunluklarının önemli ölçüde artabileceği ve nöronlar arasında daha fazla bağlantının oluşabileceği anlamına gelir. Son olarak, tamamen insan olmayan bilgisayarlar büyük miktarda veriyi işlemede daha iyiyken, insan beyni mantıksal kararlar vermede daha iyidir - bir hayvanı hızlı bir şekilde teşhis edebilmek gibi.

Londra Queen Mary Üniversitesi'nde elektronik mühendisliği ve bilgisayar bilimi yardımcı doçenti olan Sukhpal Singh Gill de benzer şekilde bu tür bir bilgi işlemin potansiyelini görüyor. Enerji tüketiminin bilgi işlem, yapay zeka ve makine öğrenimi için büyük bir sınırlama oluşturduğunu belirtti. Ars'a "Öte yandan, insan beyin hücreleri bu tür görevleri kolaylıkla entegre ediyor ve aynı zamanda son derece düşük enerji gereksinimlerine sahip, işlev görmesi için yalnızca nispeten küçük bir hacimde besin açısından zengin bir çözeltiye ihtiyaç duyuyor" dedi.

ileride uzun bir yol

Ancak, bu biyobilgisayarların gerçeğe dönüşmesi için önümüzde çok sayıda çalışma var. En acil konulardan biri boyuttur. Organoidlerin 50.000'den 10 milyona yakın hücreye çıkması gerekeceğini söyledi. Ancak bu hücreleri yarım milimetreden büyük tutmak zordur çünkü onlara verilen oksijen ve besinler merkeze kolayca ulaşamaz, yani elinizde "çürük bir çekirdek" olabilir. Hartung, bir çözümün perfüzyon veya sıvıyı organoidin iç kısmına kanalize etmek olabileceğini söyledi.

Araştırmacıların ayrıca, tıpkı bir bilgisayarın nasıl çalıştığı gibi, organoidlerle bilgi alışverişinde bulunmak için onlarla iletişim kurmanın yeni yollarını bulmaları gerekiyor. Hafızalarını geliştirmek de çok önemlidir. Şu anda, beyin organoidleri yalnızca kısa süreli hafızayı tutabilir. Hartung, örneğin onları Pong oynamaları için eğitebilirsin ama ertesi gün her şeyi unutacaklarını söyledi. Bunun bir kısmının muhtemelen organoidlerin mikroglial hücrelerden yoksun olmasıyla ilgisi olduğunu söyledi. Bunlar, beyinde de görülen ve sinaptik budama yapan veya gereksiz sinapsları öldürerek sağlıklı beyinlerin normal şekilde çalışmasına izin veren bir tür bağışıklık hücresidir.

Ayrıca beyin hücrelerinin yaratılması ve büyütülmesi ve bu organoidlerin -eğer bir tür bilinç geliştirebilseler veya acıyı deneyimleyebilseler- canlı olup olmayacaklarına dair etik sorular da var. Bu nedenle Hartung, ekibinin her şeyin ahlaki açıdan korkutucu olmayan bir şekilde yapılmasını sağlamak ve değerlendirmek için biyoetik uzmanlarıyla ortaklık kurduğunu belirtiyor.