Téknologi digital langkung caket kana biologi, DNA sareng otak

Elon Musk ngajamin yén dina mangsa nu bakal datang jalma bakal tiasa nyiptakeun antarmuka otak-komputer anu lengkep. Samentawis waktos, urang ngadangu ti jaman ka jaman ngeunaan percobaan-Na dina sato, kahiji dina babi, jeung nu leuwih anyar dina monyét. Pamanggih yén kasturi bakal meunang jalan sarta bisa implant terminal komunikasi dina sirah hiji jalma fascinates sababaraha, scares batur.

Anjeunna henteu ngan ukur damel anu énggal Kasturi. Élmuwan ti Inggris, Swiss, Jérman sareng Italia nembé ngumumkeun hasil tina proyék anu digabungkeun neuron jieunan kalawan alam (hiji). Sadaya ieu dilakukeun ngaliwatan Internét, anu ngamungkinkeun neuron biologis sareng "silikon" saling komunikasi. Percobaan ngalibatkeun tumuwuh neuron di beurit, nu lajeng dipaké pikeun signalling. Pimpinan kelompok Stefano Vassanelli dilaporkeun yén élmuwan pikeun kahiji kalina junun némbongkeun yén neuron jieunan disimpen dina chip bisa langsung disambungkeun jeung biologis.

Panalungtik hayang ngamangpaatkeun jaringan saraf jieunan mulangkeun fungsi ditangtoskeun wewengkon ruksak otak. Sanggeus diselapkeun kana susuk husus, neuron bakal meta salaku jenis prosthesis anu bakal adaptasi jeung kaayaan alam otak. Anjeun tiasa maca langkung seueur ngeunaan proyék éta sorangan dina tulisan dina Laporan Ilmiah.

Facebook hayang asup kana uteuk anjeun

Jalma anu sieun téhnologi anyar misalna bisa jadi bener, utamana lamun urang ngadéngé éta, contona, urang hoyong milih "eusi" otak urang. Dina acara anu diayakeun dina Oktober 2019 ku pusat riset anu didukung Facebook Chan Zuckerberg BioHub, anjeunna nyarioskeun harepan pikeun alat portabel anu dikontrol otak anu bakal ngagentos beurit sareng keyboard. "Tujuanana nyaéta pikeun bisa ngadalikeun objék dina kanyataanana maya atawa augmented kalawan pikiran anjeun," ceuk Zuckerberg, dicutat ku CNBC. Facebook meuli CTRL-labs, a ngamimitian nu ngamekarkeun sistem panganteur otak-komputer, pikeun ampir samilyar dollar.

Gawé dina antarmuka otak-komputer munggaran diumumkeun dina konperénsi Facebook F8 di 2017. Numutkeun rencana jangka panjang perusahaan, hiji dinten alat anu tiasa dianggo non-invasif bakal ngamungkinkeun para pangguna nulis kecap ngan ku mikir aranjeunna. Tapi jenis ieu téhnologi masih dina tahap pisan mimiti, utamana saprak urang nuju ngawangkong ngeunaan touchscreen, interfaces non-invasif. "Kamampuhan maranéhna pikeun narjamahkeun naon anu lumangsung dina uteuk kana aktivitas motor diwatesan. Pikeun kasempetan anu saé, aya anu kedah ditanam, ”saur Zuckerberg dina rapat anu kasebat.

Bakal jalma ngidinan dirina pikeun "implant hal" pikeun nyambung jeung jalma dipikawanoh pikeun napsu unbridled maranéhanana data pribadi tina facebook? (2) Panginten jalma-jalma sapertos kitu bakal kapendak, khususna nalika anjeunna nawiskeun potongan artikel anu aranjeunna henteu hoyong baca. Dina Désémber 2020, Facebook nyarioskeun ka karyawan yén éta nuju damel alat pikeun nyimpulkeun inpormasi supados pangguna henteu kedah maca éta. Dina rapat anu sami, anjeunna masihan rencana salajengna pikeun sensor saraf pikeun ngadeteksi pikiran manusa sareng narjamahkeun kana tindakan dina situs wéb.

2. Otak jeung interfaces of Facebook

Naon anu dijieun tina komputer efisien otak?

Proyék ieu sanés hiji-hijina usaha anu kedah didamel. Sambungan dunya ieu sanés ngan ukur tujuan anu diudag. Aya, contona. rékayasa neuromorphic, trend aimed dina recreating kamampuhan mesin otak manusa, contona, dina hal efisiensi énergi na.

Diprediksi yén ku 2040, sumber énergi global moal tiasa nyumponan kabutuhan komputasi urang upami urang tetep kana téknologi silikon. Ku alatan éta, aya kabutuhan urgent pikeun ngembangkeun sistem anyar nu bisa ngolah data leuwih gancang sarta, paling importantly, énergi leuwih éfisién. Élmuwan parantos lami terang yén téknik mimikri tiasa janten salah sahiji cara pikeun ngahontal tujuan ieu. otak manusa.

W komputer silikon fungsi béda anu dipigawé ku objék fisik béda, nu ngaronjatkeun waktu ngolah sarta ngabalukarkeun leungitna panas badag. Sabalikna, neuron dina uteuk tiasa sakaligus ngirim sareng nampi inpormasi dina jaringan anu lega dina sapuluh kali tegangan komputer anu paling canggih.

Kauntungan utama otak dibandingkeun sareng silikon nyaéta kamampuan pikeun ngolah data paralel. Unggal neuron disambungkeun ka rébuan lianna, sarta sakabéh éta bisa meta salaku inputs jeung outputs pikeun data. Pikeun tiasa nyimpen sareng ngolah inpormasi, sapertos anu urang lakukeun, perlu pikeun ngembangkeun bahan fisik anu tiasa gancang sareng lancar transisi tina kaayaan konduksi ka kaayaan anu teu bisa diprediksi, sapertos dina kasus neuron. 

Sababaraha bulan kapengker, artikel diterbitkeun dina jurnal Matter ngeunaan ulikan ngeunaan hiji bahan mibanda sipat sapertos. Élmuwan di Texas A&M University parantos nyiptakeun kawat nano tina simbol sanyawa β'-CuXV2O5 anu nunjukkeun kamampuan osilasi antara kaayaan konduksi pikeun ngaréspon kana parobahan suhu, tegangan, sareng arus.

Dina pamariksaan leuwih deukeut, kapanggih yén kamampuh ieu alatan gerakan ion tambaga sapanjang β'-CuxV2O5, nu ngabalukarkeun gerakan éléktron sarta ngarobah sipat conductive bahan. Pikeun ngadalikeun fénoména ieu, impuls listrik dihasilkeun dina β'-CuxV2O5, sarupa pisan jeung nu lumangsung nalika neuron biologis ngirim sinyal ka unggal lianna. Otak urang berpungsi ku nembak neuron-neuron tangtu dina waktos-waktos penting dina urutan anu unik. Runtuyan kajadian saraf ngabalukarkeun ngolah inpormasi, naha éta ngingetkeun mémori atanapi ngalaksanakeun kagiatan fisik. Skéma sareng β'-CuxV2O5 bakal dianggo ku cara anu sami.

Hard drive dina DNA

Wewengkon panalungtikan anu sanés nyaéta panalungtikan dumasar kana biologi. métode neundeun data. Salah sahiji ideu, anu kami ogé parantos dijelaskeun sababaraha kali dina MT, nyaéta kieu. neundeun data dina DNA, dianggap ngajangjikeun, sedeng gudang pisan ci jeung stabil (3). Diantarana, aya solusi anu ngamungkinkeun nyimpen data dina génom sél hirup.

Ku 2025, diperkirakeun ampir lima ratus exabytes data bakal dihasilkeun unggal dinten di sakuliah dunya. Nyimpen aranjeunna tiasa gancang janten teu praktis dianggo. téhnologi silikon tradisional. Kapadetan inpormasi dina DNA berpotensi jutaan kali langkung luhur tibatan hard drive konvensional. Diperkirakeun yén hiji gram DNA tiasa ngandung dugi ka 215 juta gigabyte. Éta ogé stabil pisan nalika disimpen leres. Dina 2017, élmuwan sasari génom lengkep hiji spésiés kuda punah nu hirup 700 taun ka tukang, sarta taun ka tukang, DNA dibaca tina mammoth nu hirup sajuta taun ka tukang.

Kasusah utama nyaéta pikeun milarian jalan sanyawa dunya digital i data sareng dunya biokimiawi gen. Ieu ayeuna ngeunaan sintésis DNA di lab, sarta sanajan waragad anu muterna gancang, éta kénéh tugas hésé tur ongkosna mahal. Saparantos disintésis, sékuen kedah disimpen sacara saksama sacara in vitro dugi ka siap dianggo deui atanapi tiasa diwanohkeun kana sél hirup nganggo téknologi ngedit gén CRISPR.

Panaliti Universitas Columbia parantos nunjukkeun pendekatan énggal anu ngamungkinkeun konversi langsung sinyal éléktronik digital kana data genetik nu disimpen dina génom sél hirup. "Bayangkeun hard drive sélular anu tiasa ngitung sareng ngonfigurasi deui sacara fisik sacara real waktos," saur Harris Wang, salah sahiji anggota tim Singularity Hub. "Kami yakin léngkah munggaran nyaéta tiasa langsung ngodekeun data binér kana sél tanpa peryogi sintésis DNA in vitro."

Karya ieu dumasar kana recorder sél basis CRISPR, nu Wang saméméhna dikembangkeun pikeun baktéri E. coli, nu ngadeteksi ayana runtuyan DNA tangtu jero sél jeung ngarekam sinyal ieu dina génom organisme. Sistemna ngagaduhan "modul sensor" dumasar kana DNA anu ngaréspon kana sinyal biologis anu tangtu. Wang sareng kolega-Na diadaptasi modul sensor pikeun digawe sareng biosensor dikembangkeun ku tim sejen, anu dina gilirannana responds kana sinyal listrik. Pamustunganana, ieu diwenangkeun peneliti coding langsung inpormasi digital dina génom baktéri. Jumlah data nu hiji sél bisa nyimpen rada leutik, ngan tilu bit.

Janten para ilmuwan mendakan cara pikeun ngodekeun 24 populasi baktéri anu béda sareng potongan data 3-bit anu béda dina waktos anu sami, jumlahna aya 72 bit. Aranjeunna dianggo pikeun nangkodkeun pesen "Halo dunya!". dina baktéri. sarta némbongkeun yén ku susunan populasi pooled sarta ngagunakeun classifier dirancang husus, aranjeunna bisa maca pesen kalawan akurasi 98 persen. 

Jelas, 72 bit jauh tina kapasitas. neundeun masal teuas drive modern. Nanging, para ilmuwan yakin yén solusina tiasa gancang diskalakeun. Nyimpen data dina sél éta, nurutkeun élmuwan, laér leuwih murah batan métode séjénna coding dina génsabab anjeun ngan bisa tumuwuh leuwih sél tinimbang kudu nungkulan sintésis DNA jieunan kompléks. Sél ogé gaduh kamampuan alami pikeun ngajaga DNA tina karusakan lingkungan. Aranjeunna nunjukkeun ieu ku nambahkeun sél E. coli kana taneuh pot unsterilized lajeng reliably extracting sakabéh pesen 52-bit ti aranjeunna ku sequencing komunitas mikroba pakait taneuh urang. Élmuwan ogé mimiti mendesain DNA sél supados tiasa ngalaksanakeun operasi logis sareng mémori.

4. Visi tina singularity transhumanist salaku tahap salajengna évolusi

integrasi teknisi komputer i telekomunikasi eta niatna pakait sareng notions of a transhumanist "singularity" diprediksi ku futurists séjén ogé (4). Interfaces otak-mesin, neuron sintétik, neundeun data génomik - kabeh ieu bisa ngamekarkeun arah ieu. Aya ngan hiji masalah - ieu kabeh métode jeung percobaan dina tahap pisan mimiti panalungtikan. Janten jalma anu sieun masa depan ieu kedah tenang, sareng para peminat integrasi mesin-manusa kedah tiis.