كشف العلماء عن خطة لإنشاء حواسيب حيوية من أشباه عضويات الدماغ البشري
اقترح العلماء في يوم من الأيام أن يتم ربط “الحبيبات الصغيرة” المزروعة في المختبر معًا لتعمل ككمبيوترات حيوية قوية وفعالة.
في مقترح نشر في 28 فبراير في المجلة الحدود في العلوم، أوجزت مجموعة متعددة التخصصات من الباحثين خططهم لتحويل كتل ثلاثية الأبعاد من خلايا الدماغ البشرية ، تسمى عضويات الدماغ ، إلى أجهزة بيولوجية قادرة على أداء مهام حسابية متقدمة – وهو مجال أطلقوا عليه اسم “الذكاء العضوي” (OI).
“في حين أن أجهزة الكمبيوتر القائمة على السيليكون هي بالتأكيد أفضل مع الأرقام ، فإن العقول أفضل في التعلم” ، قال المؤلف المقابل جون هارتونج، أستاذ علم الأحياء الدقيقة بجامعة جون هوبكنز ، قال في بيان. على سبيل المثال ، AlphaGo – الذكاء الاصطناعي تغلب على أفضل لاعب في العالم Go في عام 2017 – “تم تدريبه على بيانات من 160.000 لعبة. وكان على الشخص أن يلعب خمس ساعات يوميًا لأكثر من 175 عامًا لتجربة هذه الألعاب العديدة”.
متعلق ب: كيف يخزن الدماغ الذكريات؟
عضويات الدماغ عبارة عن كتل صغيرة تسكن أطباق المختبر من الخلايا الجذعية التي تم إقحامها في هياكل ثلاثية الأبعاد تحاكي تكوين ووظيفة الدماغ البشري ، ولكنها أبسط من العضو بالحجم الكامل. تم إنتاجه لأول مرة في عام 2013 لفحص صغر الرأس ، وهي حالة يكون فيها رأس الرضيع أصغر بكثير من المتوسط ، ومنذ ذلك الحين تم استخدام النقط الدماغية لدراسة أمراض مثل مرض الزهايمر ، ومرض باركنسون ، وزيكا إصلاح أدمغة الفئران المصابة مع ترقيع في مكان جيد. ومؤخرا ، لقد كانوا كذلك تعلم كيفية لعب لعبة الفيديو بونج.
نظرًا لأن العضيات تشترك في العديد من أنواع الخلايا التي تمكن أدمغتنا من الحصول على المعلومات وتخزينها ، يقول الباحثون إن نقاط الدماغ مناسبة بشكل فريد للمهام الحسابية التي تتطلب منهم التعلم بسرعة ودون إنفاق الكثير من الطاقة ، قبل تخزين المعلومات بعيدًا في اتصالات عصبية مضغوطة.
“العقول لها قدرة مذهلة على تخزين المعلوماتتقدر بحوالي 2500 تيرابايت [terabytes]قال هارتونج “لقد وصلنا إلى الحدود المادية لأجهزة الكمبيوتر المصنوعة من السيليكون لأننا لا نستطيع حزم المزيد من الترانزستورات في شريحة صغيرة. لكن الدماغ موصّل بطريقة مختلفة تمامًا. مع وجود حوالي 100 مليار خلية عصبية مرتبطة عبر أكثر من 1015 نقطة اتصال ، “إنه فرق طاقة هائل مقارنة بتقنيتنا الحالية ،” قال.
لبناء الحواسيب العضوية العضوية التي يتخيلونها ، كتب الباحثون أنهم يكيفون أدوات من الهندسة الحيوية والتعلم الآلي لتحفيز وتسجيل النشاط العصبي داخل عضيات الدماغ. لن يمكّنهم ذلك من إرسال واستقبال المعلومات من الكائنات العضوية الفردية فحسب ، بل سيمكنهم أيضًا من ربطهم معًا ، وإنشاء شبكات معقدة من كتل الدماغ التي يمكن أن تدعم عمليات حسابية أكثر قوة.
ومع ذلك ، لبناء حواسيب حيوية متطورة ، سيتعين على الباحثين أولاً عبور حقل ألغام أخلاقي ، كما أقر مؤلفو التقرير. حتى الآن ، فإن الآثار الأخلاقية لبناء محاكاة صغيرة للدماغ البشري مقيدة بحقيقة أن أشباه عضويات الدماغ النموذجية تحتوي على عدد صغير من الخلايا ذات قوة حسابية محدودة. ولكن لتنمية عضويات مناسبة لأجهزة الكمبيوتر ، يقول العلماء إنهم سيحتاجون إلى توسيع نطاقها من 50000 خلية عصبية إلى 10 ملايين.
يعتقد العلماء أنه مع نمو قدراتهم الحسابية ، فإن العضيات المتصلة ، مع عدم تحقيق الإحساس الصريح ، من المحتمل أن تحقق شكلاً من أشكال الذكاء. هذا يثير السؤال ما هو الوعي وما إذا كانت هذه العضيات يمكن أن يقال عنها.
“اعتبارًا من اليوم ، نعلم أن هذه العضيات يمكن أن تحاكي سلوك التذبذب العصبي القشري” – مما يعني موجات الدماغ – “من طفل خديج إلى مرحلة ما بعد الولادة” ، مؤلف مشارك أليسون موتري، عالم أعصاب في جامعة كاليفورنيا ، سان دييغو ، أخبر Live Science في رسالة بريد إلكتروني. “علاوة على ذلك ، نعلم أيضًا أنه تحت التخدير ، تتلاشى هذه التذبذبات ، على غرار دماغ الإنسان.”
قال موتري: “لوضع هذا في طيف من الوعي ، نقوم ببعض التحفيز لجمع مؤشر التعقيد المضطرب (PCI) ، وهو مؤشر التعقيد الذي يستخدمه البعض لقياس طيف الوعي النهائي على هذه العضيات”. PCI هو مقياس اقترحه بعض الخبراء لقياس مستوى وعي الكائن أو الكيان.
لكن قياس هذا الذكاء إذا أو عندما يظهر قد يكون صعبًا. من المعقول أن يتم إنشاء عضو عضوي عصبي بشري في يوم من الأيام بحيث يعمل مثل الدماغ ولديه بعض الذكاء ، هانك غريلي ، أستاذ القانون وعلم الوراثة بجامعة ستانفورد والمتخصص في القضايا الأخلاقية والقانونية والاجتماعية الناشئة عن التقدم في العلوم الحيوية ، وفقًا لـ Live Science ، ولكن حتى ذلك الحين لدينا معرفة محدودة جدًا بما يولد الوعي أو الذكاء في أدمغتنا.
“عدد الخلايا العصبية المتصلة ببعضها البعض لا يصنع شيئًا ذكيًا. إذا قمت بتجميع مليون قطعة من الحجر المقطوع معًا ، فلن يكون لدي بالضرورة كاتدرائية شارتر ؛ ربما سيكون لديّ مجرد كومة من الحجارة المقطوعة. إنها الهندسة المعمارية ، قال غريلي: “الروابط ، بيئة خلايا الدماغ التي تخلق دماغًا حقيقيًا”. “العضويات ليست بالتأكيد” أدمغة صغيرة “. فهي ليست منظمة كما هي ، ولا تحتوي على نفس العدد الكبير من أنواع الخلايا التي تمتلكها الأدمغة ، ولا تتواصل باستمرار مع الجسم من خلال المدخلات والمخرجات. “
على نطاق أوسع ، سيستشير الفريق فرقًا من العلماء وعلماء الأخلاق وأفراد من الجمهور لتقييم أي أسئلة أخلاقية تنشأ مع تطور أبحاثهم ، كما قال هارتونج.
