Ang digital na teknolohiya ay medyo mas malapit sa biology, DNA at utak

Tinitiyak ni Elon Musk na sa malapit na hinaharap ang mga tao ay makakagawa ng isang ganap na interface ng utak-computer. Pansamantala, maririnig natin paminsan-minsan ang tungkol sa kanyang mga eksperimento sa mga hayop, una sa mga baboy, at mas kamakailan sa mga unggoy. Ang ideya na gagawin ni Musk ang kanyang paraan at magagawang magtanim ng terminal ng komunikasyon sa ulo ng isang tao ay nakakabighani sa ilan, nakakatakot sa iba.

Hindi lang siya gumagawa ng bago Musk. Ang mga siyentipiko mula sa UK, Switzerland, Germany at Italy ay inihayag kamakailan ang mga resulta ng isang proyekto na pinagsama mga artipisyal na neuron na may natural (isa). Ang lahat ng ito ay ginagawa sa pamamagitan ng Internet, na nagpapahintulot sa mga biological at "silicon" na neuron na makipag-usap sa isa't isa. Kasama sa eksperimento ang paglaki ng mga neuron sa mga daga, na ginamit noon para sa pagsenyas. Pinuno ng grupo Stefano Vassanelli iniulat na ang mga siyentipiko sa unang pagkakataon ay pinamamahalaang upang ipakita na ang mga artipisyal na neuron na inilagay sa isang chip ay maaaring direktang konektado sa mga biological.

Nais ng mga mananaliksik na samantalahin mga artipisyal na neural network ibalik ang wastong paggana ng mga nasirang bahagi ng utak. Matapos maipasok sa isang espesyal na implant, ang mga neuron ay kikilos bilang isang uri ng prosthesis na aangkop sa natural na mga kondisyon ng utak. Maaari kang magbasa nang higit pa tungkol sa mismong proyekto sa isang artikulo sa Mga Ulat sa Siyentipiko.

Gustong pumasok ng Facebook sa utak mo

Maaaring tama ang mga natatakot sa ganitong bagong teknolohiya, lalo na kapag narinig natin iyon, halimbawa, gusto nating piliin ang "nilalaman" ng ating utak. Sa isang kaganapan na ginanap noong Oktubre 2019 ng Facebook-backed research center na si Chan Zuckerberg BioHub, binanggit niya ang tungkol sa pag-asa para sa mga portable na device na kontrolado ng utak na papalit sa mouse at keyboard. "Ang layunin ay upang makontrol ang mga bagay sa virtual o augmented reality gamit ang iyong mga iniisip," sabi ni Zuckerberg, na sinipi ng CNBC. Bumili ang Facebook ng CTRL-labs, isang startup na bumubuo ng mga brain-computer interface system, sa halos isang bilyong dolyar.

Ang trabaho sa brain-computer interface ay unang inihayag sa Facebook F8 conference noong 2017. Ayon sa pangmatagalang plano ng kumpanya, isang araw ang mga non-invasive na naisusuot na device ay magbibigay-daan sa mga user sumulat ng mga salita sa pamamagitan lamang ng pag-iisip sa kanila. Ngunit ang ganitong uri ng teknolohiya ay nasa napakaagang yugto pa rin, lalo na dahil pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga touch, non-invasive na interface. "Ang kanilang kakayahang isalin ang nangyayari sa utak sa aktibidad ng motor ay limitado. Para sa magagandang pagkakataon, may kailangang itanim," sabi ni Zuckerberg sa nabanggit na pagpupulong.

Papayagan ba ng mga tao ang kanilang sarili na "magtanim ng isang bagay" upang kumonekta sa mga taong kilala sa kanilang walang pigil na gana pribadong data mula sa facebook? (2) Marahil ay masusumpungan ang gayong mga tao, lalo na kapag nag-aalok siya sa kanila ng mga putol na artikulo na hindi nila gustong basahin. Noong Disyembre 2020, sinabi ng Facebook sa mga empleyado na gumagawa ito ng isang tool para i-summarize ang impormasyon para hindi na ito kailangang basahin ng mga user. Sa parehong pulong, ipinakita niya ang karagdagang mga plano para sa isang neural sensor upang makita ang mga iniisip ng tao at isalin ang mga ito sa mga aksyon sa website.

2. Ang utak at mga interface ng Facebook

Ano ang gawa sa mga computer na mahusay sa utak?

Ang mga proyektong ito ay hindi lamang ang mga pagsisikap na malikha. Ang koneksyon lamang ng mga mundong ito ay hindi lamang ang layunin na hinahabol. Mayroong, halimbawa. neuromorphic engineering, isang trend na naglalayong muling likhain ang mga kakayahan ng mga makina utak ng tao, halimbawa, sa mga tuntunin ng kahusayan ng enerhiya nito.

Ito ay hinuhulaan na sa pamamagitan ng 2040, ang pandaigdigang mapagkukunan ng enerhiya ay hindi makakatugon sa ating mga pangangailangan sa pag-compute kung tayo ay mananatili sa mga teknolohiyang silikon. Samakatuwid, mayroong isang agarang pangangailangan na bumuo ng mga bagong system na maaaring magproseso ng data nang mas mabilis at, higit sa lahat, mas mahusay na enerhiya. Matagal nang alam ng mga siyentipiko na ang mga diskarte sa paggaya ay maaaring isang paraan upang makamit ang layuning ito. utak ng tao.

W mga kompyuter na silikon iba't ibang mga pag-andar ang ginagawa ng iba't ibang pisikal na bagay, na nagpapataas ng oras ng pagproseso at nagiging sanhi ng malaking pagkawala ng init. Sa kabaligtaran, ang mga neuron sa utak ay maaaring sabay-sabay na magpadala at tumanggap ng impormasyon sa isang malawak na network sa sampung beses ang boltahe ng aming pinaka-advanced na mga computer.

Ang pangunahing bentahe ng utak sa mga katapat nitong silikon ay ang kakayahang magproseso ng data nang magkatulad. Ang bawat isa sa mga neuron ay konektado sa libu-libong iba pa, at lahat ng mga ito ay maaaring kumilos bilang mga input at output para sa data. Upang makapag-imbak at makapagproseso ng impormasyon, tulad ng ginagawa natin, kinakailangan na bumuo ng mga pisikal na materyales na maaaring mabilis at maayos na lumipat mula sa isang estado ng pagpapadaloy sa isang estado ng hindi mahuhulaan, tulad ng kaso sa mga neuron. 

Ilang buwan na ang nakalilipas, isang artikulo ang nai-publish sa journal Matter tungkol sa pag-aaral ng isang materyal na may ganitong mga katangian. Ang mga siyentipiko sa Texas A&M University ay lumikha ng mga nanowire mula sa tambalang simbolo na β'-CuXV2O5 na nagpapakita ng kakayahang mag-oscillate sa pagitan ng mga estado ng pagpapadaloy bilang tugon sa mga pagbabago sa temperatura, boltahe, at kasalukuyang.

Sa mas malapit na pagsusuri, natagpuan na ang kakayahang ito ay dahil sa paggalaw ng mga ion ng tanso sa buong β'-CuxV2O5, na nagiging sanhi ng paggalaw ng elektron at binabago ang conductive properties ng materyal. Upang makontrol ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, ang isang electrical impulse ay nabuo sa β'-CuxV2O5, na halos kapareho ng nangyayari kapag ang mga biological neuron ay nagpapadala ng mga signal sa isa't isa. Gumagana ang ating utak sa pamamagitan ng pagpapaputok ng ilang partikular na neuron sa mahahalagang oras sa isang natatanging pagkakasunod-sunod. Ang isang pagkakasunud-sunod ng mga kaganapan sa neural ay humahantong sa pagproseso ng impormasyon, ito man ay pag-alaala ng isang memorya o pagsasagawa ng isang pisikal na aktibidad. Ang scheme na may β'-CuxV2O5 ay gagana sa parehong paraan.

Hard drive sa DNA

Ang isa pang lugar ng pananaliksik ay pananaliksik batay sa biology. mga paraan ng pag-iimbak ng data. Ang isa sa mga ideya, na inilarawan din namin nang maraming beses sa MT, ay ang mga sumusunod. imbakan ng data sa DNA, ay itinuturing na isang promising, sobrang compact at stable na storage medium (3). Sa iba pa, may mga solusyon na nagbibigay-daan sa pag-iimbak ng data sa mga genome ng mga buhay na selula.

Sa 2025, tinatayang halos limang daang exabytes ng data ang gagawin araw-araw sa buong mundo. Ang pag-iimbak ng mga ito ay maaaring mabilis na maging hindi praktikal na gamitin. tradisyonal na teknolohiya ng silikon. Ang densidad ng impormasyon sa DNA ay potensyal na milyon-milyong beses na mas mataas kaysa sa kumbensyonal na hard drive. Tinatayang ang isang gramo ng DNA ay maaaring maglaman ng hanggang 215 milyong gigabytes. Ito rin ay napaka-stable kapag naiimbak nang maayos. Noong 2017, nakuha ng mga siyentipiko ang kumpletong genome ng isang patay na species ng kabayo na nabuhay 700 taon na ang nakalilipas, at noong nakaraang taon, binasa ang DNA mula sa isang mammoth na nabuhay isang milyong taon na ang nakalilipas.

Ang pangunahing kahirapan ay upang makahanap ng isang paraan tambalan digital na mundo i data sa biochemical na mundo ng mga gene. Ito ay kasalukuyang tungkol sa Synthesis ng DNA sa lab, at bagama't mabilis na bumababa ang mga gastos, mahirap at magastos pa rin ang gawain. Kapag na-synthesize, ang mga sequence ay dapat na maingat na naka-imbak sa vitro hanggang sa sila ay handa na para sa muling paggamit o maipasok sa buhay na mga cell gamit ang CRISPR gene editing technology.

Nagpakita ang mga mananaliksik ng Columbia University ng bagong diskarte na nagbibigay-daan sa direktang conversion mga digital na elektronikong signal sa genetic data na nakaimbak sa mga genome ng mga buhay na selula. "Isipin ang mga cellular hard drive na maaaring mag-compute at pisikal na mag-reconfigure sa real time," sabi ni Harris Wang, isa sa mga miyembro ng koponan ng Singularity Hub. "Naniniwala kami na ang unang hakbang ay ang direktang pag-encode ng binary data sa mga cell nang hindi nangangailangan ng in vitro DNA synthesis."

Ang gawain ay batay sa isang CRISPR-based na cell recorder, na Van dating binuo para sa E. coli bacteria, na nakakakita ng pagkakaroon ng ilang sequence ng DNA sa loob ng cell at nagtatala ng signal na ito sa genome ng organismo. Ang system ay may DNA-based na "sensor module" na tumutugon sa ilang biological signal. Iniangkop ni Wang at ng kanyang mga kasamahan ang sensor module upang gumana sa isang biosensor na binuo ng isa pang team, na tumutugon naman sa mga electrical signal. Sa huli, pinapayagan nito ang mga mananaliksik direktang coding ng digital na impormasyon sa bacterial genome. Ang dami ng data na maiimbak ng isang cell ay medyo maliit, tatlong bits lang.

Kaya't nakahanap ang mga siyentipiko ng paraan upang i-encode ang 24 na natatanging populasyon ng bakterya na may magkakaibang 3-bit na piraso ng data nang sabay-sabay, sa kabuuang 72 bits. Ginamit nila ito para i-encode ang mga mensaheng "Hello world!" sa bacteria. at ipinakita na sa pamamagitan ng pag-order ng pinagsama-samang populasyon at paggamit ng espesyal na idinisenyong classifier, mababasa nila ang mensahe nang may 98 porsiyentong katumpakan. 

Malinaw, ang 72 bits ay malayo sa kapasidad. malawak na taguan modernong hard drive. Gayunpaman, naniniwala ang mga siyentipiko na ang solusyon ay maaaring mabilis na mai-scale. Pag-iimbak ng data sa mga cell ito ay, ayon sa mga siyentipiko, mas mura kaysa sa iba pang mga pamamaraan coding sa mga genedahil maaari ka na lang magpalaki ng mas maraming mga cell sa halip na dumaan sa kumplikadong artificial DNA synthesis. Ang mga selula ay mayroon ding likas na kakayahan na protektahan ang DNA mula sa pinsala sa kapaligiran. Ipinakita nila ito sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga E. coli cell sa hindi na-sterilized na potting soil at pagkatapos ay mapagkakatiwalaang kinukuha ang buong 52-bit na mensahe mula sa mga ito sa pamamagitan ng pagkakasunud-sunod ng nauugnay na microbial community ng lupa. Sinimulan na rin ng mga siyentipiko na idisenyo ang DNA ng mga selula upang makapagsagawa sila ng mga lohikal at pagpapatakbo ng memorya.

4. Vision ng transhumanist singularity bilang ang susunod na yugto ng ebolusyon

pagsasama technician ng kompyuter i telecommunication malakas itong nauugnay sa mga paniwala ng isang transhumanist na "singularity" na hinulaan din ng iba pang mga futurist (4). Mga interface ng utak-machine, mga sintetikong neuron, imbakan ng genomic data - lahat ng ito ay maaaring umunlad sa direksyong ito. Mayroon lamang isang problema - ito ang lahat ng mga pamamaraan at eksperimento sa pinakaunang yugto ng pananaliksik. Kaya't ang mga natatakot sa hinaharap na ito ay dapat magpahinga sa kapayapaan, at ang mga mahilig sa pagsasama ng tao-machine ay dapat lumamig.