डिजिटल प्रविधि जीवविज्ञान, डीएनए र मस्तिष्कको अलि नजिक छ

एलोन मस्क आश्वासन दिन्छन् कि निकट भविष्यमा मानिसहरूले पूर्ण मस्तिष्क-कम्प्यूटर इन्टरफेस सिर्जना गर्न सक्षम हुनेछन्। यस बीचमा, हामीले जनावरहरूमा, पहिले सुँगुरहरूमा, र हालै बाँदरहरूमा उहाँका प्रयोगहरूको बारेमा समय-समयमा सुन्छौं। मस्कले आफ्नो बाटो पाउँछ र एक व्यक्तिको टाउकोमा सञ्चार टर्मिनल प्रत्यारोपण गर्न सक्षम हुनेछ भन्ने विचारले कसैलाई मोहित बनाउँछ, अरूलाई डराउँछ।

उनले नयाँ काम मात्र गर्दैनन् कस्तूरी। बेलायत, स्विट्जरल्याण्ड, जर्मनी र इटालीका वैज्ञानिकहरूले हालै संयुक्त रूपमा एउटा परियोजनाको नतिजा घोषणा गरेका छन्। प्राकृतिक संग कृत्रिम न्यूरोन्स (१)। यो सबै इन्टरनेट मार्फत गरिन्छ, जसले जैविक र "सिलिकन" न्यूरोन्सलाई एकअर्कासँग सञ्चार गर्न अनुमति दिन्छ। प्रयोगले मुसाहरूमा बढ्दो न्यूरोन्स समावेश गर्यो, जुन त्यसपछि संकेतको लागि प्रयोग गरियो। समूह नेता Stefano Vassanelli वैज्ञानिकहरूले पहिलो पटक चिपमा राखिएका कृत्रिम न्यूरोन्सलाई जैविक न्यूरोन्ससँग प्रत्यक्ष रूपमा जोड्न सकिन्छ भनेर देखाउन सफल भएका छन्।

अनुसन्धानकर्ताहरू फाइदा लिन चाहन्छन् कृत्रिम तंत्रिका नेटवर्कहरू मस्तिष्क को क्षतिग्रस्त क्षेत्र को उचित कार्य को पुनर्स्थापना। एकपटक विशेष प्रत्यारोपणमा प्रत्यारोपण गरेपछि, न्यूरोन्सले एक प्रकारको कृत्रिम अंगको रूपमा काम गर्नेछ जुन मस्तिष्कको प्राकृतिक अवस्थाहरूमा अनुकूल हुनेछ। तपाईं वैज्ञानिक रिपोर्ट मा एक लेख मा परियोजना को बारे मा अधिक पढ्न सक्नुहुन्छ।

फेसबुक तपाईको दिमागमा जान चाहन्छ

यस्तो नयाँ प्रविधिबाट डराउनेहरू सही हुन सक्छन्, विशेष गरी जब हामीले सुनेका छौं, उदाहरणका लागि, हामी हाम्रो मस्तिष्कको "सामग्री" छनौट गर्न चाहन्छौं। फेसबुक-समर्थित अनुसन्धान केन्द्र चान जुकरबर्ग बायोहब द्वारा अक्टोबर 2019 मा आयोजित कार्यक्रममा, उनले माउस र किबोर्डलाई प्रतिस्थापन गर्ने मस्तिष्क-नियन्त्रित ह्यान्डहेल्ड उपकरणहरूको लागि आशाको बारेमा कुरा गरे। CNBC द्वारा उद्धृत जुकरबर्गले भने, "लक्ष्य भनेको वस्तुहरूलाई भर्चुअल वा संवर्धित वास्तविकतामा आफ्नो विचारहरू नियन्त्रण गर्न सक्षम हुनु हो।" फेसबुकले मस्तिष्क-कम्प्युटर इन्टरफेस प्रणाली विकास गर्ने स्टार्टअप CTRL-labs लगभग एक अर्ब डलरमा किनेको छ।

मस्तिष्क-कम्प्यूटर इन्टरफेसमा काम पहिलो पटक 8 मा फेसबुक F2017 सम्मेलनमा घोषणा गरिएको थियो। कम्पनीको दीर्घकालीन योजना अनुसार, एक दिन गैर-इनभेसिभ पहिरन योग्य उपकरणहरूले प्रयोगकर्ताहरूलाई अनुमति दिनेछ। शब्दहरू सोचेर मात्र लेख्नुहोस्। तर यस प्रकारको टेक्नोलोजी अझै धेरै प्रारम्भिक चरणमा छ, विशेष गरी जब हामी स्पर्श, गैर-आक्रामक इन्टरफेसहरूको बारेमा कुरा गर्दैछौं। "मस्तिष्कमा के भइरहेको छ त्यसलाई मोटर गतिविधिमा अनुवाद गर्ने तिनीहरूको क्षमता सीमित छ। महान अवसरहरूको लागि, केहि प्रत्यारोपण गर्न आवश्यक छ, "जुकरबर्गले माथिको बैठकमा भने।

के मानिसहरूले आफूलाई "केही इम्प्लान्ट" गर्न अनुमति दिन्छन् जसले मानिसहरूसँग जोड्नको लागि उनीहरूको बेलगाम भूखको लागि परिचित छन् फेसबुकबाट निजी डाटा? (२) सायद त्यस्ता व्यक्तिहरू भेटिनेछन्, विशेष गरी जब उनले तिनीहरूलाई पढ्न नचाहने लेखहरू काट्ने प्रस्ताव गर्छन्। डिसेम्बर 2 मा, फेसबुकले कर्मचारीहरूलाई जानकारी संक्षेप गर्न उपकरणमा काम गरिरहेको छ ताकि प्रयोगकर्ताहरूले यसलाई पढ्न नपरोस्। सोही बैठकमा, उनले मानव विचारहरू पत्ता लगाउन र वेबसाइटमा कार्यहरूमा अनुवाद गर्न न्यूरल सेन्सरको लागि थप योजनाहरू प्रस्तुत गरे।

2. फेसबुकको मस्तिष्क र इन्टरफेसहरू

मस्तिष्क-दक्ष कम्प्युटरहरू के बनाइन्छ?

यी परियोजनाहरू सिर्जना गर्ने प्रयास मात्र होइनन्। यी संसारहरूको मात्र जडान मात्र लक्ष्य पछ्याउँदैन। त्यहाँ छन्, उदाहरणका लागि। न्यूरोमोर्फिक ईन्जिनियरिङ्, मेशिनहरूको क्षमताहरू पुन: सिर्जना गर्ने उद्देश्यको प्रवृत्ति मानव मस्तिष्कउदाहरणका लागि, यसको ऊर्जा दक्षताको सन्दर्भमा।

यो भविष्यवाणी गरिएको छ कि यदि हामी सिलिकन टेक्नोलोजीहरूमा अडिग रह्यौं भने 2040 सम्म, विश्वव्यापी ऊर्जा स्रोतहरूले हाम्रो कम्प्युटिङ आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्षम हुनेछैन। तसर्थ, डाटालाई छिटो र सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण, थप ऊर्जा कुशलतापूर्वक प्रशोधन गर्न सक्ने नयाँ प्रणालीहरू विकास गर्न आवश्यक छ। वैज्ञानिकहरूले लामो समयदेखि थाहा पाएका छन् कि नक्कल प्रविधिहरू यो लक्ष्य हासिल गर्न एक तरिका हुन सक्छ। मानव मस्तिष्क.

W सिलिकन कम्प्युटरहरू विभिन्न कार्यहरू विभिन्न भौतिक वस्तुहरूद्वारा गरिन्छ, जसले प्रशोधन समय बढाउँछ र ठूलो गर्मी हानि निम्त्याउँछ। यसको विपरित, मस्तिष्कमा न्युरोनहरूले एकै साथ हाम्रो सबैभन्दा उन्नत कम्प्युटरहरूको दश गुणा भोल्टेजमा विशाल नेटवर्कमा जानकारी पठाउन र प्राप्त गर्न सक्छन्।

यसको सिलिकन समकक्षहरूमा मस्तिष्कको मुख्य फाइदा भनेको डेटालाई समानान्तरमा प्रशोधन गर्ने क्षमता हो। प्रत्येक न्यूरोन्स अन्य हजारौंसँग जोडिएको छ, र ती सबैले डेटाको लागि इनपुट र आउटपुटको रूपमा कार्य गर्न सक्छन्। जानकारी भण्डारण गर्न र प्रशोधन गर्न सक्षम हुनको लागि, हामीले जस्तै, यो भौतिक सामग्रीहरू विकास गर्न आवश्यक छ जुन चाँडै र सहज रूपमा चालनको अवस्थाबाट अप्रत्याशित अवस्थामा परिवर्तन गर्न सक्छ, जस्तै न्यूरोन्सको मामलामा। 

केहि महिना पहिले, जर्नल म्याटरमा यस्तो गुण भएको सामग्रीको अध्ययनको बारेमा एक लेख प्रकाशित भएको थियो। टेक्सास ए एन्ड एम युनिभर्सिटीका वैज्ञानिकहरूले कम्पाउन्ड प्रतीक β'-CuXV2O5 बाट न्यानोवायरहरू सिर्जना गरेका छन् जसले तापमान, भोल्टेज, र वर्तमानमा परिवर्तनहरूको प्रतिक्रियामा प्रवाहक राज्यहरू बीच दोलन गर्ने क्षमता प्रदर्शन गर्दछ।

नजिकबाट जाँच गर्दा, यो β'-CuxV2O5 भरि तामा आयनहरूको आन्दोलनको कारणले यो क्षमता भएको पत्ता लाग्यो, जसले गर्दा इलेक्ट्रोन आन्दोलन र सामग्रीको प्रवाहकीय गुणहरू परिवर्तन गर्दछ। यस घटनालाई नियन्त्रण गर्नको लागि, β'-CuxV2O5 मा एक विद्युतीय आवेग उत्पन्न हुन्छ, जुन जैविक न्यूरोन्सहरूले एकअर्कालाई संकेतहरू पठाउँदा हुन्छ। हाम्रो मस्तिष्कले एक अद्वितीय अनुक्रममा मुख्य समयमा केही न्युरोनहरू फायर गरेर कार्य गर्दछ। तंत्रिका घटनाहरूको अनुक्रमले जानकारीको प्रशोधन गर्न नेतृत्व गर्दछ, चाहे यो मेमोरी सम्झना होस् वा शारीरिक गतिविधि प्रदर्शन गर्नुहोस्। β'-CuxV2O5 को साथ योजनाले उही तरिकाले काम गर्नेछ।

DNA मा हार्ड ड्राइभ

अनुसन्धानको अर्को क्षेत्र जीवविज्ञानमा आधारित अनुसन्धान हो। डाटा भण्डारण विधिहरू। एउटा विचार, जुन हामीले MT मा धेरै पटक वर्णन गरेका छौं, निम्न हो। DNA मा डाटा भण्डारण, एक आशाजनक, अत्यन्त कम्प्याक्ट र स्थिर भण्डारण माध्यम मानिन्छ (3)। अरूहरू मध्ये, त्यहाँ समाधानहरू छन् जसले जीवित कोशिकाहरूको जीनोमहरूमा डाटा भण्डारण गर्न अनुमति दिन्छ।

2025 सम्म, यो अनुमान गरिएको छ कि विश्वभर हरेक दिन लगभग पाँच सय एक्साबाइट डाटा उत्पादन हुनेछ। तिनीहरूलाई भण्डारण गर्न चाँडै प्रयोग गर्न अव्यावहारिक हुन सक्छ। परम्परागत सिलिकन प्रविधि। DNA मा जानकारीको घनत्व सम्भावित रूपमा परम्परागत हार्ड ड्राइभको भन्दा लाखौं गुणा बढी हुन्छ। यो अनुमान गरिएको छ कि एक ग्राम DNA मा 215 मिलियन गीगाबाइट सम्म हुन सक्छ। राम्रोसँग भण्डारण गर्दा यो धेरै स्थिर छ। 2017 मा, वैज्ञानिकहरूले 700 वर्ष पहिले बाँचेको विलुप्त घोडा प्रजातिको पूर्ण जीनोम निकाले, र गत वर्ष, एक मिलियन वर्ष पहिले बाँचेको म्यामथबाट डीएनए पढियो।

मुख्य कठिनाई बाटो खोज्नु हो मिश्रित डिजिटल संसार i जीन को बायोकेमिकल दुनिया संग डाटा। यो हाल को बारे मा छ डीएनए संश्लेषण प्रयोगशालामा, र लागत द्रुत रूपमा घट्दै गए पनि, यो अझै पनि गाह्रो र महँगो कार्य हो। एकचोटि संश्लेषित भएपछि, अनुक्रमहरू पुन: प्रयोगको लागि तयार नभएसम्म वा CRISPR जीन सम्पादन प्रविधि प्रयोग गरेर जीवित कोषहरूमा प्रस्तुत गर्न नसक्दासम्म भिट्रोमा सावधानीपूर्वक भण्डारण गर्नुपर्छ।

कोलम्बिया विश्वविद्यालयका शोधकर्ताहरूले प्रत्यक्ष रूपान्तरणलाई अनुमति दिने नयाँ दृष्टिकोण प्रदर्शन गरेका छन् डिजिटल इलेक्ट्रोनिक संकेतहरू जीवित कोशिकाहरूको जीनोमहरूमा भण्डारण गरिएको आनुवंशिक डेटामा। "सेलुलर हार्ड ड्राइभहरूको कल्पना गर्नुहोस् जुन वास्तविक समयमा गणना गर्न र शारीरिक रूपमा पुन: कन्फिगर गर्न सक्छ," ह्यारिस वाङले भने, एकलता हब टोलीका सदस्यहरू मध्ये एक। "हामी विश्वास गर्छौं कि पहिलो चरणले इन भिट्रो डीएनए संश्लेषणको आवश्यकता बिना कोशिकाहरूमा बाइनरी डेटा सीधा इन्कोड गर्न सक्षम छ।"

काम CRISPR-आधारित सेल रेकर्डरमा आधारित छ, जुन भ्यान पहिले ई. कोलाई ब्याक्टेरियाको लागि विकसित गरिएको थियो, जसले कोशिका भित्र निश्चित डीएनए अनुक्रमहरूको उपस्थिति पत्ता लगाउँदछ र जीवको जीनोममा यो संकेत रेकर्ड गर्दछ। प्रणालीसँग DNA-आधारित "सेन्सर मोड्युल" छ जसले निश्चित जैविक संकेतहरूमा प्रतिक्रिया दिन्छ। वाङ र उनका सहकर्मीहरूले अर्को टोलीद्वारा विकसित बायोसेन्सरसँग काम गर्न सेन्सर मोड्युललाई अनुकूलित गरे, जसले विद्युतीय संकेतहरूमा प्रतिक्रिया दिन्छ। अन्ततः, यसले अनुसन्धानकर्ताहरूलाई अनुमति दियो ब्याक्टेरियल जीनोममा डिजिटल जानकारीको प्रत्यक्ष कोडिङ। एक सेलले भण्डारण गर्न सक्ने डेटाको मात्रा एकदम सानो छ, केवल तीन बिट।

त्यसोभए वैज्ञानिकहरूले 24 फरक ब्याक्टेरियल जनसंख्यालाई एकै समयमा डेटाको विभिन्न 3-बिट टुक्राहरू सहित, कुल 72 बिटहरूको लागि एन्कोड गर्ने तरिका फेला पारे। तिनीहरूले यसलाई "हेलो संसार!" सन्देशहरू सङ्केत गर्न प्रयोग गरे। ब्याक्टेरिया मा। र जम्मा गरिएको जनसंख्यालाई अर्डर गरेर र विशेष रूपमा डिजाइन गरिएको क्लासिफायर प्रयोग गरेर, तिनीहरूले 98 प्रतिशत सटीकताका साथ सन्देश पढ्न सक्ने देखाउँछन्। 

जाहिर छ, 72 बिट क्षमता देखि टाढा छ। सामूहिक भण्डारण आधुनिक हार्ड ड्राइभहरू। यद्यपि, वैज्ञानिकहरू विश्वास गर्छन् कि समाधान छिट्टै मापन गर्न सकिन्छ। कक्षहरूमा डाटा भण्डारण गर्दै यो, वैज्ञानिकहरु को अनुसार, अन्य विधिहरु भन्दा धेरै सस्तो छ जीन मा कोडिङकिनकि तपाईले जटिल कृत्रिम DNA संश्लेषणको सट्टा थप कोशिकाहरू बढाउन सक्नुहुन्छ। कोशिकाहरूसँग वातावरणीय क्षतिबाट डीएनए बचाउने प्राकृतिक क्षमता पनि हुन्छ। तिनीहरूले यो देखाउँछन् कि ई. कोलाई कोशिकाहरू अनस्टेरलाइज्ड माटोमा थपेर र त्यसपछि माटोको सम्बन्धित माइक्रोबियल समुदायलाई क्रमबद्ध गरेर तिनीहरूबाट पूरै 52-बिट सन्देशलाई विश्वसनीय रूपमा निकालेर। वैज्ञानिकहरूले पनि कोशिकाहरूको डीएनए डिजाइन गर्न थालेका छन् ताकि तिनीहरूले तार्किक र मेमोरी अपरेशनहरू गर्न सकून्।

4. विकासको अर्को चरणको रूपमा transhumanist एकलता को दृष्टि

एकीकरण कम्प्युटर प्राविधिक i दूरसञ्चार यो अन्य भविष्यवादीहरूले पनि भविष्यवाणी गरेको ट्रान्सह्युमनिस्ट "एकलता" को धारणासँग जोडिएको छ (4)। मस्तिष्क-मेशिन इन्टरफेस, सिंथेटिक न्यूरोन्स, जीनोमिक डाटा को भण्डारण - यो सबै यस दिशा मा विकास गर्न सक्नुहुन्छ। त्यहाँ एक मात्र समस्या छ - यी सबै विधिहरू र अनुसन्धानको प्रारम्भिक चरणमा प्रयोगहरू छन्। त्यसैले यो भविष्य डराउनेहरूले शान्तिमा आराम गर्नुपर्छ, र मानव-मेसिन एकीकरणको उत्साहीहरू शान्त हुनुपर्छ।