کامپیوتری از جنس مغز انسان طراحی شد / تخیلات به واقعیت تبدیل می شود 

به گزارش پایگاه خبری ساعدنیوز به نقل از دیلی میل، دانشمندان سوئدی اولین "کامپیوتر زنده" جهان را ساخته‌اند که از بافت مغز انسان تشکیل شده است. این کامپیوتر شامل 16 ارگانوئید، یا توده‌های سلول‌های مغزی است که در آزمایشگاه رشد یافته‌اند و اطلاعات را بین یکدیگر ارسال می‌کنند.

آن‌ها مانند یک تراشه کامپیوتری سنتی کار می‌کنند - ارسال و دریافت سیگنال‌ها از طریق نورون‌های خود که مانند مدارها عمل می‌کنند. اما چیزی که آن‌ها را ویژه می‌کند این است که این ماشین زنده انرژی کمتری مصرف می‌کند، زیرا نورون‌های زنده می‌توانند بیش از یک میلیون برابر کمتر از پردازنده‌های دیجیتالی فعلی انرژی مصرف کنند.

در مقایسه با بهترین کامپیوترهای جهان، مانند کامپیوتر هیولت پاکارد اینترپرایز فرانتیر، دانشمندان دریافتند که مغز انسان با همان سرعت و 1000 برابر حافظه بیشتر، 10 تا 20 وات انرژی مصرف می‌کند. (در مقایسه با این کامپیوتر که 21 مگاوات انرژی مصرف می‌کند.)

این ماشین زنده توسط دانشمندان شرکت FinalSparks توسعه داده شد که بر ایجاد راه‌حل‌هایی با شبکه‌های عصبی بیولوژیکی تمرکز دارد. دکتر فرد جردن، مدیر عامل مشترک FinalSparks، یک استارتاپ که بر ایجاد راه‌حل‌هایی با شبکه‌های عصبی بیولوژیکی تمرکز دارد، به دیلی میل گفت: "این ایده در داستان‌های علمی تخیلی رایج است، و تحقیقات واقعی زیادی در این زمینه انجام نشده است."

ارگانوئیدها، کشت‌های سه‌بعدی کوچک و خودسازمان‌یافته‌ای از بافت‌ها هستند که از سلول‌های بنیادی ساخته شده‌اند. این کشت‌ها می‌توانند به گونه‌ای ساخته شوند که پیچیدگی زیادی از یک عضو را تکرار کنند یا جنبه‌های خاصی از آن را مانند تولید انواع خاصی از سلول‌ها نشان دهند. دانشمندان سلول‌های بنیادی را گرفته و آن‌ها را حدود یک ماه کشت می‌دهند تا ویژگی‌هایی مانند نورون‌ها را تشکیل دهند. مینی مغزهای FinalSparks از حدود 10,000 نورون زنده ساخته شده‌اند که قطر آن‌ها حدود 0.5 میلی‌متر است.

ارگانوئیدها با دوزهایی از دوپامین آموزش می‌بینند. وقتی وظایف را به درستی انجام می‌دهند، یک جریان از این ماده شیمیایی به عنوان پاداش دریافت می‌کنند. دانشمندان دوپامین را با قرار دادن یک ناحیه خاص از ارگانوئید مغزی در معرض نور اعمال می‌کنند. مشابه مغز انسان که هنگامی که یک ناحیه خاص فعال می‌شود، دوپامین آزاد می‌شود.

مینی مغزها توسط هشت الکترود احاطه شده‌اند که فعالیت در ارگانوئیدها را اندازه‌گیری می‌کنند و پژوهشگران می‌توانند جریان را از طریق الکترود به نورون‌ها ارسال کنند تا بر آن‌ها تأثیر بگذارند. این الکترودها نقش دوگانه‌ای در تحریک ارگانوئیدها و ثبت داده‌هایی که آن‌ها پردازش می‌کنند، ایفا می‌کنند. ارگانوئیدها همچنین در یک انکوباتور میکروفلوئیدی قرار دارند که به عنوان یک سیستم لوله‌کشی کوچک برای مقادیر کمی از مایعات عمل می‌کند، مواد مغذی را به سلول‌ها فراهم می‌کند و مواد لازم برای زنده نگه داشتن آن‌ها را فراهم می‌کند. این انکوباتور ارگانوئیدها را در دمای بدن نگه می‌دارد و جریان و نگهداری محیط سلولی را خودکار می‌کند، محیطی پایدار و عاری از باکتری‌ها و ویروس‌ها فراهم می‌کند.

سلول‌های موجود در "کامپیوتر زنده" که در طول 100 روز زندگی می‌کنند و می‌میرند، در یک ساختار ارگانوئید سه‌بعدی به هم فشرده شده‌اند. اما آن‌ها مشابه سلول‌های موجود در مغز واقعی انسان هستند و فعالیت الکتریکی مشابهی دارند.

"نورون‌های موجود در مغز شما حدود 80 سال زندگی می‌کنند - شما همان نورون‌ها را هنگام مرگ دارید که هنگام تولد داشته‌اید. ما به اندازه طبیعت در زنده نگه داشتن آن‌ها خوب نیستیم، بنابراین آن‌ها 100 روز زندگی می‌کنند." و دانشمندان به سادگی ارگانوئیدهای جدیدی را برای جایگزینی سلول‌های مرده پرورش می‌دهند.

این تیم به تازگی کامپیوتر مغزی را به عنوان یک پلتفرم آنلاین راه‌اندازی کرده است که به محققان جهانی امکان انجام آزمایش‌های از راه دور بر روی نورون‌های بیولوژیکی در شرایط آزمایشگاهی را می‌دهد. تا کنون، بیش از سی دانشگاه علاقه خود را به استفاده از این پلتفرم اعلام کرده‌اند.

جردن این "کامپیوتر زنده" را به عنوان "Wetware" توصیف کرد ("Wetware" یک اصطلاح است که برای اشاره به سیستم‌های بیولوژیکی، مخصوصاً مغز و سلول‌های عصبی، استفاده می‌شود که نیاز به محیط مرطوب برای عملکرد بهتر دارند. این واژه برای تأکید بر تفاوت‌های بین مغز انسان و کامپیوترهای سنتی در ترکیب سخت‌افزار و نرم‌افزار استفاده می‌شود. در واقع، مغز انسان به عنوان "Wetware" شناخته می‌شود زیرا از سلول‌ها و ساختارهای بیولوژیکی تشکیل شده‌است که به محیط مرطوب و مایعات برای عملکرد بهینه نیاز دارد.) زیرا - مانند مغزهای واقعی انسان - چیزی بین سخت‌افزار کامپیوتری (یعنی تراشه‌هایی که اطلاعات را پردازش می‌کنند) و نرم‌افزار (برنامه‌هایی که بر روی سخت‌افزار اجرا می‌شوند) است. جردن می گوید: "ما آن را 'Wetware' می‌نامیم - نمی‌دانم چه کسی این کلمه را ابداع کرده است - اما مغز بین نرم‌افزار و سخت‌افزار قرار دارد," "در کامپیوترها، شما یک جداسازی واضح دارید، شما نرم‌افزارهای مختلف را بر روی سخت‌افزار اجرا می‌کنید." "اما در مغز ما، برای یادگیری هر چیزی، سخت‌افزار به صورت فیزیکی تغییر می‌کند که اتصالات سیناپسی را ایجاد می‌کند. بنابراین ما به یک کلمه جدید نیاز داریم، و 'Wetware' منطقی است زیرا سلول‌ها به محیط مرطوبی برای زنده ماندن نیاز دارند."

جهان در میانه یک بحران انرژی قرار دارد که به دلیل کمبود سوخت، اختلالات در زنجیره تأمین، تنش‌های ژئوپلیتیکی و انتقال به انرژی‌های تجدیدپذیر به وجود آمده است. به این نکته نیز باید اشاره کرد که با افزایش استفاده از هوش مصنوعی پیش‌بینی می‌شود که سالانه 29.3 تراوات ساعت انرژی مصرف شود. (یک تراوات برابر با یک تریلیون وات است.)

گام‌های بعدی چیست؟

فعلاً تمرکز شرکت بر روی رایانش ابری است، به ویژه مراکز داده‌ای که انرژی زیادی مصرف می‌کنند و هوش مصنوعی را هدایت می‌کنند.

گام‌های بعدی برای FinalSparks:

1. گسترش پلتفرم آنلاین: توسعه و بهبود پلتفرم آنلاین برای دسترسی محققان جهانی به مینی مغزهای زنده و امکان انجام آزمایش‌های بیشتر و متنوع‌تر.

2. بهینه‌سازی انرژی: کار بر روی بهبود بهره‌وری انرژی در مراکز داده‌ای و زیرساخت‌های رایانش ابری که از هوش مصنوعی استفاده می‌کنند.

3. تحقیقات بیشتر: ادامه تحقیقات برای بهبود طول عمر ارگانوئیدها و افزایش توانایی آن‌ها در انجام وظایف پیچیده‌تر.

4. همکاری با دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی: افزایش همکاری‌ها با دانشگاه‌ها و مؤسسات تحقیقاتی برای بهره‌گیری از تخصص و منابع بیشتر.

5. آموزش و فرهنگ‌سازی: آموزش و آگاهی‌بخشی در مورد مزایای استفاده از کامپیوترهای زنده و پتانسیل آن‌ها در کاهش مصرف انرژی جهانی.

این اقدامات می‌توانند به FinalSparks کمک کنند تا کامپیوترهای زنده را به عنوان یک راه‌حل عملی و کارآمد برای کاهش بحران انرژی و بهبود فرآیندهای رایانشی پیشرفته معرفی کنند.