Санариптик технология биологияга, ДНКга жана мээге бир аз жакыныраак

Илон Маск жакынкы келечекте адамдар толук кандуу мээ-компьютер интерфейсин түзө алышат деп ишендирүүдө. Ал ортодо анын жаныбарларга, адегенде чочколорго, акыркы убакта маймылдарга жасаган эксперименттери жөнүндө маал-маалы менен угуп турабыз. Маск өз жолуна түшүп, адамдын башына байланыш терминалын орното алат деген ой бирөөлөрдү кызыктырып, башкаларды коркутат.

Ал жа-ны гана иштебестен миск. Жакында Улуу Британия, Швейцария, Германия жана Италиянын окумуштуулары бириктирген долбоордун жыйынтыгын жарыялашты. табигый нейрондор менен жасалма (бир). Мунун баары биологиялык жана "кремний" нейрондор бири-бири менен байланышууга мүмкүндүк берген интернет аркылуу ишке ашырылат. Эксперимент келемиштерде нейрондорду өстүрүүнү камтыды, андан кийин алар сигнал берүү үчүн колдонулган. Топтун жетекчиси Стефано Васанелли илимпоздор биринчи жолу чипке жайгаштырылган жасалма нейрондор биологиялык нейрондор менен түздөн-түз байланышта боло аларын көрсөтүүгө жетишкенин билдирди.

Изилдөөчүлөр пайда көргүсү келет жасалма нейрон тармактар мээнин бузулган аймактарынын туура иштешин калыбына келтирүү. Атайын импланттын ичине киргизилгенден кийин нейрондор мээнин табигый шарттарына ыңгайлаша турган протездин бир түрү болуп калат. Долбоордун өзү жөнүндө көбүрөөк маалыматты Scientific Reports журналындагы макаладан окуй аласыз.

Facebook мээңизге киргиси келет

Мындай жаңы технологиядан корккондор туура айтышы мүмкүн, өзгөчө биз, мисалы, мээбиздин «мазмунун» тандап алгыбыз келет деп укканда. 2019-жылдын октябрь айында Facebook тарабынан колдоого алынган Чан Цукерберг BioHub изилдөө борбору өткөргөн иш-чарада ал чычкан менен клавиатураны алмаштыра турган мээ башкарган портативдик түзүлүштөрдүн үмүтү жөнүндө айтып берди. "Максат виртуалдык же кошумчаланган реалдуулуктагы объектилерди өз ойлоруң менен башкара билүү" деди Цукерберг, CNBC. Facebook мээ-компьютер интерфейсинин системаларын иштеп чыгуучу стартап CTRL-лабораториясын дээрлик миллиард долларга сатып алды.

Мээ-компьютер интерфейсинин үстүндө иштөө биринчи жолу 8-жылы Facebook F2017 конференциясында жарыяланган. Компаниянын узак мөөнөттүү планына ылайык, бир күнү инвазивдүү эмес тагынуучу аппараттар колдонуучуларга мүмкүнчүлүк берет аларды ойлонуп эле сөздөрдү жаз. Бирок технологиянын мындай түрү дагы эле эң алгачкы этапта, айрыкча биз тийүү, инвазивдүү эмес интерфейстер жөнүндө сөз болуп жаткандыктан. «Алардын мээде болуп жаткандарды кыймыл аракетине которуу мүмкүнчүлүгү чектелген. Чоң мүмкүнчүлүктөр үчүн бир нерсени имплантациялоо керек», - деди Цукерберг жогоруда айтылган жолугушууда.

Адамдар өздөрүнүн чексиз табити менен белгилүү адамдар менен байланышуу үчүн "бир нерсени имплантациялоого" уруксат береби? Facebookтан жеке маалыматтар? (2) Мүмкүн, андай адамдар табылар, айрыкча ал аларга окугусу келбеген макалалардын үзүндүлөрүн сунуш кылганда. 2020-жылдын декабрында Facebook кызматкерлерине колдонуучулар аны окубашы үчүн маалыматты жалпылоочу куралдын үстүндө иштеп жатканын айткан. Ошол эле жолугушууда ал адамдын ойлорун аныктоо жана аларды веб-сайтта иш-аракеттерге которуу үчүн нейрондук сенсордун мындан аркы пландарын сунуштады.

2. Фейсбуктун мээси жана интерфейстери

Мээге эффективдүү компьютерлер эмнеден жасалган?

Бул долбоорлор түзүлө турган жалгыз аракеттер эмес. Бул дүйнөлөрдүн жөн эле байланышы көздөгөн жалгыз максат эмес. Мисалы, бар. нейроморфтук инженерия, машиналардын мүмкүнчүлүктөрүн кайра түзүүгө багытталган тенденция адамдын мээси, мисалы, анын энергетикалык натыйжалуулугу жагынан.

Эгерде кремний технологияларын кармансак, 2040-жылга карата глобалдык энергия ресурстары биздин компьютердик муктаждыктарыбызды канааттандыра албайт деп болжолдонууда. Ошондуктан, маалыматтарды тезирээк жана эң негизгиси энергияны үнөмдүү иштете ала турган жаңы системаларды иштеп чыгуу зарыл. Окумуштуулар мимика ыкмалары бул максатка жетүүнүн бир жолу болушу мүмкүн экенин көптөн бери билишкен. адамдын мээси.

W кремний компьютерлери ар кандай функцияларды ар кандай физикалык объектилер аткарат, бул иштетүү убактысын көбөйтөт жана чоң жылуулук жоготууларына алып келет. Ал эми мээдеги нейрондор бир эле учурда эң өнүккөн компьютерлерибизден он эсе чоң тармак аркылуу маалыматты жөнөтө жана кабыл ала алышат.

Мээнин кремний кесиптештеринен негизги артыкчылыгы - маалыматтарды параллелдүү иштеп чыгуу. Нейрондордун ар бири миңдеген башкалары менен туташкан жана алардын баары маалымат үчүн кириш жана чыгаруу катары иштей алат. Маалыматты сактоо жана иштеп чыгуу үчүн, биз сыяктуу эле, нейрондордогудай эле, өткөргүч абалынан күтүлбөгөн абалга тез жана жылмакай өтө турган физикалык материалдарды иштеп чыгуу керек. 

Бир нече ай мурун Matter журналында ушундай касиетке ээ материалды изилдөө тууралуу макала жарыяланган. Техас A&M университетинин окумуштуулары β'-CuXV2O5 кошулма символунан нано зымдарды түзүштү, алар температуранын, чыңалуунун жана токтун өзгөрүшүнө жооп катары өткөргүч абалдын ортосунда термелүү жөндөмдүүлүгүн көрсөтүштү.

Жакшылап изилдеп көргөндөн кийин, бул жөндөмдүүлүк жез иондорунун β'-CuxV2O5 боюнча кыймылына байланыштуу экени аныкталган. электрон кыймылы жана материалдын өткөргүч касиеттерин өзгөртөт. Бул кубулушту башкаруу үчүн β'-CuxV2O5те электрдик импульс пайда болот, бул биологиялык нейрондор бири-бирине сигнал жөнөткөндө пайда болгон импульска абдан окшош. Мээбиз белгилүү бир нейрондорду уникалдуу ырааттуулукта негизги убакта иштетип иштейт. Нейрондук окуялардын ырааттуулугу эстутумду эстеп калуу болобу же физикалык көнүгүү жасоо болобу, маалыматты иштетүүгө алып келет. β'-CuxV2O5 схемасы да ушундай эле иштейт.

ДНКдагы катуу диск

Изилдөөнүн дагы бир багыты - биологияга негизделген изилдөө. маалыматтарды сактоо ыкмалары. Биз МТда көп жолу сүрөттөгөн идеялардын бири төмөндөгүлөр. ДНКда маалыматтарды сактоо, келечектүү, өтө компакттуу жана туруктуу сактоочу каражат болуп эсептелет (3). Башкалардын арасында тирүү клеткалардын геномдорунда маалыматтарды сактоого мүмкүндүк берген чечимдер бар.

2025-жылга чейин дүйнө жүзү боюнча күн сайын дээрлик беш жүз эксабайт маалымат өндүрүлөт деп болжолдонууда. Аларды сактоо тез эле колдонууга жараксыз болуп калышы мүмкүн. салттуу кремний технологиясы. ДНКдагы маалыматтын тыгыздыгы кадимки катуу дисктерге караганда миллиондогон эсе жогору. Бир грамм ДНК 215 миллион гигабайтка чейин камтышы мүмкүн деп болжолдонууда. Ошондой эле туура сакталганда абдан туруктуу. 2017-жылы илимпоздор 700 XNUMX жыл мурун жашаган тукум курут болгон жылкы түрүнүн толук геномун чыгарып, былтыр миллион жыл мурда жашаган мамонттун ДНКсы окулган.

Негизги кыйынчылык - жол табуу кошулма санариптик дүйнө i гендердин биохимиялык дүйнөсү менен маалыматтар. Учурда ал жөнүндө ДНК синтези лабораторияда жана чыгымдар тездик менен төмөндөп жатканына карабастан, бул дагы эле татаал жана кымбат иш. Синтезделгенден кийин, тизмектер кайра колдонууга даяр болгонго чейин же CRISPR генди редакциялоо технологиясы аркылуу тирүү клеткаларга киргизилгенге чейин кылдаттык менен in vitro сакталышы керек.

Колумбия университетинин изилдөөчүлөрү түз конверсияга мүмкүндүк берген жаңы ыкманы көрсөтүштү санариптик электрондук сигналдар тирүү клеткалардын геномдорунда сакталган генетикалык маалыматтарга. Singularity Hub командасынын мүчөлөрүнүн бири Харрис Ванг: "Уюлдук катуу дисктерди элестетип көрүңүз, алар реалдуу убакытта эсептеп, физикалык жактан кайра конфигурациялай алышат". "Биз биринчи кадам экилик маалыматтарды in vitro ДНК синтезине муктаж болбостон клеткаларга түз коддоо мүмкүнчүлүгүнө ээ болуу деп эсептейбиз."

Иш CRISPR негизиндеги клетка жазгычка негизделген, ал Wang мурда E. coli бактериялары үчүн иштелип чыккан, ал клетканын ичинде белгилүү ДНК тизмегинин бар экенин аныктайт жана бул сигналды организмдин геномуна жазат. Системада белгилүү биологиялык сигналдарга жооп берген ДНКга негизделген "сенсордук модулу" бар. Ван жана анын кесиптештери сенсордук модулду башка команда иштеп чыккан биосенсор менен иштөөгө ылайыкташтырышкан, ал өз кезегинде электрдик сигналдарга жооп берет. Акыр-аягы, бул изилдөөчүлөргө мүмкүнчүлүк берди бактериалдык геномдо санариптик маалыматты түз коддоо. Бир клетка сактай турган маалыматтардын көлөмү өтө аз, болгону үч бит.

Ошентип, окумуштуулар 24 түрдүү бактерия популяциясын бир эле учурда ар кандай 3 биттик маалыматтар менен, жалпысынан 72 бит коддоо жолун табышты. Алар аны "Салам дүйнө!" билдирүүлөрүн коддоо үчүн колдонушкан. бактерияларда. жана топтолгон калкты заказ кылуу жана атайын жасалган классификаторду колдонуу менен алар кабарды 98 пайыз тактык менен окуй аларын көрсөтүштү. 

Албетте, 72 бит кубаттуулуктан алыс. массалык сактоо заманбап катуу дисктер. Бирок, окумуштуулар чечим тез масштабдуу болот деп эсептешет. Маалыматтарды клеткаларда сактоо ал, окумуштуулардын пикири боюнча, башка методдорго Караганда алда канча арзан гендерде коддооанткени сиз татаал жасалма ДНК синтезинен өтүүнүн ордуна көбүрөөк клеткаларды өстүрө аласыз. Клеткалардын ДНКны айлана-чөйрөгө зыян келтирүүдөн коргой турган табигый жөндөмү да бар. Алар муну E. coli клеткаларын стерилденбеген карапа топурагына кошуп, андан кийин топурактын байланышкан микробдук жамааттын секвенирлөө жолу менен алардан 52 биттик билдирүүнү ишенимдүү түрдө бөлүп көрсөтүштү. Окумуштуулар ошондой эле клеткалардын ДНКсын логикалык жана эс тутум операцияларын жасай ала тургандай кылып долбоорлой башташты.

4. Эволюциянын кийинки этабы катары трансгуманисттик сингулярдуулуктун көрүнүшү

интеграция компьютердик техник i телекоммуникация ал башка футурологдор тарабынан да алдын ала айтылган трансгуманисттик «сингулярдуулук» түшүнүктөрү менен бекем байланышкан (4). Мээ-машина интерфейстери, синтетикалык нейрондор, геномдук маалыматтарды сактоо - мунун баары ушул багытта өнүгө алат. Бир гана көйгөй бар - бул изилдөөнүн эң алгачкы этабындагы бардык методдор жана эксперименттер. Демек, бул келечектен корккондор тынчтыкта ​​эс алышы керек, ал эми адам-машина интеграциясынын энтузиасттары салкындап кетиши керек.