डिजिटल तंत्रज्ञान जीवशास्त्र, डीएनए आणि मेंदूच्या थोडे जवळ आहे

इलॉन मस्क आश्वासन देतात की नजीकच्या भविष्यात लोक पूर्ण विकसित मेंदू-संगणक इंटरफेस तयार करण्यास सक्षम असतील. दरम्यान, आपण वेळोवेळी प्राण्यांवर, प्रथम डुकरांवर आणि अगदी अलीकडे माकडांवर केलेल्या प्रयोगांबद्दल ऐकतो. कस्तुरीला त्याचा मार्ग मिळेल आणि एखाद्या व्यक्तीच्या डोक्यात कम्युनिकेशन टर्मिनल बसवता येईल ही कल्पना काहींना भुरळ पाडते, इतरांना घाबरवते.

तो केवळ नवीन काम करत नाही कस्तुरी. यूके, स्वित्झर्लंड, जर्मनी आणि इटलीच्या शास्त्रज्ञांनी नुकतेच एकत्रित केलेल्या प्रकल्पाचे निकाल जाहीर केले. नैसर्गिक सह कृत्रिम न्यूरॉन्स (एक). हे सर्व इंटरनेटद्वारे केले जाते, ज्यामुळे जैविक आणि "सिलिकॉन" न्यूरॉन्स एकमेकांशी संवाद साधू शकतात. या प्रयोगात उंदरांमध्ये वाढणाऱ्या न्यूरॉन्सचा समावेश होता, जे नंतर सिग्नलिंगसाठी वापरले जात होते. गटनेता स्टेफानो वासेनेली असे नोंदवले गेले की शास्त्रज्ञांनी प्रथमच हे दर्शविण्यास व्यवस्थापित केले की चिपवर ठेवलेले कृत्रिम न्यूरॉन्स थेट जैविक न्यूरॉन्सशी जोडले जाऊ शकतात.

संशोधकांनी लाभ घ्यायचा आहे कृत्रिम न्यूरल नेटवर्क मेंदूच्या खराब झालेल्या भागांचे योग्य कार्य पुनर्संचयित करा. एकदा विशेष इम्प्लांटमध्ये रोपण केल्यानंतर, न्यूरॉन्स एक प्रकारचे कृत्रिम अवयव म्हणून काम करतील जे मेंदूच्या नैसर्गिक परिस्थितीशी जुळवून घेतील. सायंटिफिक रिपोर्ट्समधील एका लेखात तुम्ही या प्रकल्पाबद्दल अधिक वाचू शकता.

फेसबुकला तुमच्या मेंदूत जायचे आहे

ज्यांना अशा नवीन तंत्रज्ञानाची भीती वाटते ते योग्य असू शकतात, विशेषतः जेव्हा आपण हे ऐकतो, उदाहरणार्थ, आपण आपल्या मेंदूची "सामग्री" निवडू इच्छितो. चॅन झुकरबर्ग बायोहब या Facebook-समर्थित संशोधन केंद्राने ऑक्टोबर 2019 मध्ये आयोजित केलेल्या कार्यक्रमात, त्यांनी मेंदू-नियंत्रित पोर्टेबल उपकरणांच्या आशांबद्दल सांगितले जे माउस आणि कीबोर्डची जागा घेतील. CNBC द्वारे उद्धृत झुकेरबर्ग म्हणाले, “तुमच्या विचारांच्या सहाय्याने आभासी किंवा संवर्धित वास्तविकतेमध्ये वस्तू नियंत्रित करण्यात सक्षम होण्याचे ध्येय आहे. Facebook ने CTRL-labs विकत घेतले, जे ब्रेन-कॉम्प्युटर इंटरफेस सिस्टम विकसित करणारे एक स्टार्टअप आहे, जवळजवळ एक अब्ज डॉलर्स.

मेंदू-संगणक इंटरफेसवरील कामाची घोषणा प्रथम 8 मध्ये फेसबुक F2017 परिषदेत करण्यात आली. कंपनीच्या दीर्घकालीन योजनेनुसार, एक दिवस नॉन-इनवेसिव्ह वेअरेबल उपकरण वापरकर्त्यांना परवानगी देईल शब्दांचा विचार करूनच लिहा. परंतु या प्रकारचे तंत्रज्ञान अद्याप अगदी सुरुवातीच्या टप्प्यावर आहे, विशेषत: आम्ही स्पर्श, गैर-आक्रमक इंटरफेसबद्दल बोलत आहोत. “मेंदूमध्ये जे घडत आहे त्याचे मोटर क्रियाकलापांमध्ये भाषांतर करण्याची त्यांची क्षमता मर्यादित आहे. उत्तम संधींसाठी, काहीतरी रोपण करणे आवश्यक आहे, "झकरबर्गने उपरोक्त बैठकीत सांगितले.

लोक त्यांच्या बेलगाम भूकेसाठी ओळखल्या जाणार्‍या लोकांशी कनेक्ट होण्यासाठी स्वतःला "काहीतरी रोपण" करण्याची परवानगी देतील फेसबुक वरून खाजगी डेटा? (२) कदाचित असे लोक सापडतील, विशेषतः जेव्हा तो त्यांना वाचू इच्छित नसलेल्या लेखांचे कट ऑफर करतो. डिसेंबर 2 मध्ये, फेसबुकने कर्मचाऱ्यांना सांगितले की ते माहितीचा सारांश देण्यासाठी एका साधनावर काम करत आहे जेणेकरून वापरकर्त्यांना ती वाचण्याची गरज नाही. त्याच बैठकीत, त्यांनी मानवी विचार शोधण्यासाठी आणि वेबसाइटवर कृतींमध्ये अनुवादित करण्यासाठी न्यूरल सेन्सरसाठी पुढील योजना सादर केल्या.

2. फेसबुकचा मेंदू आणि इंटरफेस

मेंदू-कार्यक्षम संगणक कशापासून बनवले जातात?

हे प्रकल्प केवळ तयार करण्याचे प्रयत्न नाहीत. या जगांचे केवळ कनेक्शन हे एकमेव ध्येय नाही. आहेत, उदाहरणार्थ. न्यूरोमॉर्फिक अभियांत्रिकी, मशीनच्या क्षमता पुन्हा निर्माण करण्याच्या उद्देशाने एक ट्रेंड मानवी मेंदू, उदाहरणार्थ, त्याच्या उर्जा कार्यक्षमतेच्या दृष्टीने.

असे भाकीत केले आहे की 2040 पर्यंत, जर आपण सिलिकॉन तंत्रज्ञानाला चिकटून राहिलो तर जागतिक ऊर्जा संसाधने आपल्या संगणकीय गरजा पूर्ण करू शकणार नाहीत. त्यामुळे, डेटावर जलद आणि सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे अधिक ऊर्जा कार्यक्षमतेने प्रक्रिया करू शकतील अशा नवीन प्रणाली विकसित करण्याची नितांत गरज आहे. शास्त्रज्ञांना फार पूर्वीपासून माहित आहे की नक्कल करण्याचे तंत्र हे लक्ष्य साध्य करण्याचा एक मार्ग असू शकतो. मानवी मेंदू.

W सिलिकॉन संगणक भिन्न कार्ये भिन्न भौतिक वस्तूंद्वारे केली जातात, ज्यामुळे प्रक्रियेची वेळ वाढते आणि उष्णतेचे प्रचंड नुकसान होते. याउलट, मेंदूतील न्यूरॉन्स एकाच वेळी आपल्या सर्वात प्रगत संगणकांच्या व्होल्टेजच्या दहा पटीने विशाल नेटवर्कवर माहिती पाठवू आणि प्राप्त करू शकतात.

सिलिकॉन समकक्षांपेक्षा मेंदूचा मुख्य फायदा म्हणजे डेटावर समानांतर प्रक्रिया करण्याची क्षमता. प्रत्येक न्यूरॉन्स हजारो इतरांशी जोडलेला असतो आणि ते सर्व डेटासाठी इनपुट आणि आउटपुट म्हणून काम करू शकतात. माहिती संग्रहित करण्यात आणि त्यावर प्रक्रिया करण्यास सक्षम होण्यासाठी, जसे आपण करतो, भौतिक सामग्री विकसित करणे आवश्यक आहे जे वहन स्थितीपासून अप्रत्याशित अवस्थेत जलद आणि सहजतेने संक्रमण करू शकते, जसे न्यूरॉन्सच्या बाबतीत आहे. 

काही महिन्यांपूर्वी, जर्नल मॅटरमध्ये अशा गुणधर्म असलेल्या सामग्रीच्या अभ्यासाबद्दल एक लेख प्रकाशित झाला होता. टेक्सास A&M विद्यापीठातील शास्त्रज्ञांनी β'-CuXV2O5 या संयुग चिन्हापासून नॅनोवायर तयार केले आहेत जे तापमान, व्होल्टेज आणि विद्युत् प्रवाहातील बदलांच्या प्रतिसादात वहन अवस्थेमध्ये दोलन करण्याची क्षमता प्रदर्शित करतात.

जवळून तपासणी केल्यावर असे आढळून आले की ही क्षमता संपूर्ण β'-CuxV2O5 मध्ये तांबे आयनांच्या हालचालीमुळे आहे, ज्यामुळे इलेक्ट्रॉन हालचाली आणि सामग्रीचे प्रवाहकीय गुणधर्म बदलतात. या घटनेवर नियंत्रण ठेवण्यासाठी, β'-CuxV2O5 मध्ये विद्युत आवेग निर्माण केला जातो, जो जैविक न्यूरॉन्स एकमेकांना सिग्नल पाठवतो तेव्हा उद्भवणाऱ्या सारखाच असतो. आपला मेंदू एका अनोख्या क्रमाने मुख्य वेळी विशिष्ट न्यूरॉन्स फायर करून कार्य करतो. न्यूरल इव्हेंट्सचा क्रम माहितीवर प्रक्रिया करतो, मग ती स्मृती आठवत असेल किंवा शारीरिक क्रियाकलाप करत असेल. β'-CuxV2O5 सह योजना त्याच प्रकारे कार्य करेल.

डीएनए मध्ये हार्ड ड्राइव्ह

संशोधनाचे दुसरे क्षेत्र म्हणजे जीवशास्त्रावर आधारित संशोधन. डेटा स्टोरेज पद्धती. कल्पनांपैकी एक, ज्याचे वर्णन आम्ही MT मध्ये देखील अनेकदा केले आहे, खालील आहे. डीएनए मध्ये डेटा स्टोरेज, हे एक आश्वासक, अत्यंत कॉम्पॅक्ट आणि स्थिर स्टोरेज माध्यम मानले जाते (3). इतरांपैकी, असे उपाय आहेत जे जिवंत पेशींच्या जीनोममध्ये डेटा संचयित करण्यास परवानगी देतात.

2025 पर्यंत, असा अंदाज आहे की जगभरात दररोज सुमारे पाचशे एक्साबाइट डेटा तयार केला जाईल. ते संचयित करणे त्वरीत वापरण्यासाठी अव्यवहार्य होऊ शकते. पारंपारिक सिलिकॉन तंत्रज्ञान. डीएनएमधील माहितीची घनता पारंपरिक हार्ड ड्राइव्हच्या तुलनेत लाखो पटीने जास्त आहे. असा अंदाज आहे की एक ग्रॅम डीएनएमध्ये 215 दशलक्ष गिगाबाइट्स असू शकतात. योग्यरित्या संग्रहित केल्यावर ते खूप स्थिर आहे. 2017 मध्ये, शास्त्रज्ञांनी 700 वर्षांपूर्वी जगलेल्या विलुप्त घोड्यांच्या प्रजातीचा संपूर्ण जीनोम काढला आणि गेल्या वर्षी, एक दशलक्ष वर्षांपूर्वी जगलेल्या मॅमथमधून डीएनए वाचण्यात आला.

मुख्य अडचण म्हणजे मार्ग शोधणे कंपाऊंड डिजिटल जग i जीन्सच्या बायोकेमिकल जगासह डेटा. ते सध्या सुमारे आहे डीएनए संश्लेषण प्रयोगशाळेत, आणि खर्च झपाट्याने घसरत असला तरी, तरीही हे एक कठीण आणि महाग काम आहे. एकदा संश्लेषित झाल्यानंतर, अनुक्रमे पुनर्वापरासाठी तयार होईपर्यंत किंवा CRISPR जनुक संपादन तंत्रज्ञानाचा वापर करून जिवंत पेशींमध्ये परिचय होईपर्यंत विट्रोमध्ये काळजीपूर्वक संग्रहित करणे आवश्यक आहे.

कोलंबिया विद्यापीठाच्या संशोधकांनी एक नवीन दृष्टीकोन प्रदर्शित केला आहे जो थेट रूपांतरणास अनुमती देतो डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक सिग्नल जिवंत पेशींच्या जीनोममध्ये संग्रहित अनुवांशिक डेटामध्ये. "सेल्युलर हार्ड ड्राईव्हची कल्पना करा जी रिअल टाइममध्ये गणना करू शकतात आणि भौतिकरित्या पुन्हा कॉन्फिगर करू शकतात," हॅरिस वांग म्हणाले, सिंग्युलॅरिटी हब टीम सदस्यांपैकी एक. "आम्हाला विश्वास आहे की पहिली पायरी म्हणजे इन विट्रो डीएनए संश्लेषणाची गरज न पडता बायनरी डेटा थेट सेल्समध्ये एन्कोड करण्यात सक्षम आहे."

हे काम CRISPR-आधारित सेल रेकॉर्डरवर आधारित आहे, जे वांग पूर्वी ई. कोलाय बॅक्टेरियासाठी विकसित केले गेले, जे सेलच्या आत विशिष्ट डीएनए अनुक्रमांची उपस्थिती शोधते आणि जीवाच्या जीनोममध्ये हा सिग्नल रेकॉर्ड करते. प्रणालीमध्ये डीएनए-आधारित "सेन्सर मॉड्यूल" आहे जे विशिष्ट जैविक संकेतांना प्रतिसाद देते. वांग आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी सेन्सर मॉड्युलला दुसऱ्या संघाने विकसित केलेल्या बायोसेन्सरसोबत काम करण्यासाठी रुपांतरित केले, जे विद्युत सिग्नलला प्रतिसाद देते. शेवटी, यामुळे संशोधकांना परवानगी मिळाली बॅक्टेरियल जीनोममधील डिजिटल माहितीचे थेट कोडिंग. एक सेल संचयित करू शकणारा डेटा खूप लहान आहे, फक्त तीन बिट.

त्यामुळे शास्त्रज्ञांना एकाच वेळी एकूण 24 बिट्ससाठी वेगवेगळ्या 3-बिट डेटासह 72 भिन्न जीवाणू लोकसंख्या एन्कोड करण्याचा मार्ग सापडला. त्यांनी ते "हॅलो वर्ल्ड!" संदेश एन्कोड करण्यासाठी वापरले. बॅक्टेरिया मध्ये. आणि एकत्रित लोकसंख्येला ऑर्डर देऊन आणि विशेष डिझाइन केलेले क्लासिफायर वापरून ते 98 टक्के अचूकतेसह संदेश वाचू शकतात हे दाखवून दिले. 

अर्थात, 72 बिट्स क्षमतेपासून दूर आहेत. मोठा संग्रह आधुनिक हार्ड ड्राइव्हस्. तथापि, शास्त्रज्ञांचा असा विश्वास आहे की उपाय त्वरीत मोजला जाऊ शकतो. सेलमध्ये डेटा संग्रहित करणे शास्त्रज्ञांच्या मते, इतर पद्धतींपेक्षा ते खूपच स्वस्त आहे जीन्स मध्ये कोडिंगकारण क्लिष्ट कृत्रिम DNA संश्लेषणातून जाण्याऐवजी तुम्ही अधिक पेशी वाढवू शकता. पेशींमध्ये डीएनएचे पर्यावरणीय नुकसानापासून संरक्षण करण्याची नैसर्गिक क्षमता देखील असते. त्यांनी निर्जंतुकीकरण न केलेल्या कुंडीच्या मातीमध्ये ई. कोलाय पेशी जोडून आणि नंतर मातीशी संबंधित सूक्ष्मजीव समुदायाचा क्रम करून त्यांच्याकडून विश्वासार्हपणे संपूर्ण 52-बिट संदेश काढून हे दाखवून दिले. शास्त्रज्ञांनी पेशींच्या डीएनएची रचना करण्यास सुरुवात केली आहे जेणेकरून ते तार्किक आणि मेमरी ऑपरेशन करू शकतील.

4. उत्क्रांतीचा पुढचा टप्पा म्हणून ट्रान्सह्युमॅनिस्ट एकलतेची दृष्टी

एकीकरण संगणक तंत्रज्ञ i दूरसंचार हे इतर भविष्यवाद्यांनी देखील भाकीत केलेल्या ट्रान्सह्युमॅनिस्ट "एकवचन" च्या कल्पनेशी जोरदारपणे संबंधित आहे (4). ब्रेन-मशीन इंटरफेस, सिंथेटिक न्यूरॉन्स, जीनोमिक डेटाचे स्टोरेज - हे सर्व या दिशेने विकसित होऊ शकते. फक्त एक समस्या आहे - या सर्व पद्धती आणि प्रयोग संशोधनाच्या अगदी सुरुवातीच्या टप्प्यावर आहेत. म्हणून ज्यांना या भविष्याची भीती वाटते त्यांनी शांततेत विश्रांती घ्यावी आणि मानव-यंत्र एकत्रीकरणाचा उत्साही शांत व्हावे.