Digital Technologie ass e bësse méi no un der Biologie, DNA an dem Gehir

Elon Musk verséchert datt an der nächster Zukunft d'Leit fäeg sinn e vollwäertege Gehir-Computer-Interface ze kreéieren. An der Tëschenzäit héiere mir vun Zäit zu Zäit iwwer seng Experimenter mat Déieren, fir d'éischt op Schwäin, a viru kuerzem op Afen. D'Iddi datt de Musk säi Wee kritt a fäeg ass e Kommunikatiounsterminal am Kapp vun enger Persoun ze implantéieren faszinéiert e puer, Angscht anerer.

Hie schafft net nëmmen un engem neien Musk. Wëssenschaftler aus Groussbritannien, Schwäiz, Däitschland an Italien hunn viru kuerzem d'Resultater vun engem Projet ugekënnegt, deen kombinéiert huet kënschtlech Neuronen mat natierleche (1). All dëst gëtt iwwer den Internet gemaach, wat et erlaabt biologesch a "Silicon" Neuronen mateneen ze kommunizéieren. D'Experiment involvéiert Neuronen wuessen a Ratten, déi duerno fir Signaliséierung benotzt goufen. Group Leader Stefano Vassanelli gemellt datt d'Wëssenschaftler fir d'éischte Kéier et fäerdeg bruecht hunn ze weisen datt kënschtlech Neuronen op engem Chip direkt mat biologeschen verbonne sinn.

Fuerscher wëllen dovun profitéieren kënschtlech neural Netzwierker restauréiert de gudde Fonctionnement vu beschiedegte Gebidder vum Gehir. Wann se an engem speziellen Implantat implantéiert sinn, wäerten d'Neuronen als eng Art Prothese handelen, déi sech un d'natierlech Bedéngungen vum Gehir upassen. Dir kënnt méi iwwer de Projet selwer an engem Artikel an Scientific Reports liesen.

Facebook wëll an Ärem Gehir kommen

Déi, déi Angscht virun esou neier Technologie hunn, hu vläicht Recht, besonnesch wa mir héieren, datt mir zum Beispill den "Inhalt" vun eisem Gehir auswielen. Bei engem Event, deen am Oktober 2019 vum Facebook-gestützte Fuerschungszenter Chan Zuckerberg BioHub ofgehale gouf, huet hien iwwer Hoffnungen op Gehir-kontrolléiert Handheld Apparater geschwat, déi d'Maus an d'Tastatur ersetzen. "D'Zil ass et fäeg ze sinn Objekter an der virtueller oder augmentéierter Realitéit mat Äre Gedanken ze kontrolléieren", sot Zuckerberg, zitéiert vum CNBC. Facebook kaaft CTRL-Laboe, e Startup deen Gehir-Computer Interface Systemer entwéckelt, fir bal eng Milliard Dollar.

D'Aarbecht un der Gehir-Computer Interface gouf fir d'éischt op der Facebook F8 Konferenz am Joer 2017 ugekënnegt. Geméiss dem laangfristeg Plang vun der Firma, enges Daags net-invasiv wearable Geräter erlaben d'Benotzer schreift Wierder just andeems se se denken. Awer dës Aart vun Technologie ass nach ëmmer an engem ganz fréie Stadium, besonnesch well mir iwwer Touch schwätzen, net-invasiv Schnëttplazen. "Hir Fäegkeet ze iwwersetzen wat am Gehir an d'Motoraktivitéit geschitt ass limitéiert. Fir grouss Méiglechkeeten, muss eppes implantéiert ginn, "sot den Zuckerberg op der genannter Reunioun.

Wäerten d'Leit sech erlaben "eppes ze implantéieren" fir mat Leit ze verbannen, déi bekannt sinn fir hiren ongebremste Appetit privat Donnéeë vu Facebook? (2) Vläicht ginn esou Leit fonnt, besonnesch wann hien hinnen Ausschnëtter vun Artikelen ubitt, déi se net wëllen liesen. Am Dezember 2020 huet Facebook de Mataarbechter gesot datt et un engem Tool schafft fir Informatioun ze resuméieren sou datt d'Benotzer se net musse liesen. An der selwechter Versammlung huet hien weider Pläng fir en neurale Sensor presentéiert fir mënschlech Gedanken z'entdecken an se an Handlungen op der Websäit ze iwwersetzen.

2. D'Gehir an d'Interfaces vu Facebook

Aus wat sinn Gehireffiziente Computeren gemaach?

Dës Projeten sinn net déi eenzeg Efforten ze schafen. Déi blo Verbindung vun dëse Welten ass net dat eenzegt Zil dat verfollegt gëtt. Et ginn z.B. neuromorphic Engineering, en Trend fir d'Fäegkeete vu Maschinnen nei ze kreéieren Mënsch Gehir, zum Beispill, wat seng Energieeffizienz ugeet.

Et gëtt virausgesot datt bis 2040 global Energieressourcen net fäeg sinn eise Rechenbedierfnesser gerecht ze ginn wa mir un Siliziumtechnologien bleiwen. Dofir gëtt et en dréngende Bedierfnes fir nei Systemer z'entwéckelen, déi Daten méi séier an, virun allem, méi energieeffizient kënne veraarbechten. Wëssenschaftler hu scho laang gewosst datt Mimik-Techniken ee Wee sinn fir dëst Zil z'erreechen. Mënsch Gehir.

W Silicon Computeren verschidde Funktiounen gi vu verschiddene physikaleschen Objeten ausgeführt, wat d'Veraarbechtungszäit vergréissert an enorm Hëtztverloschter verursaacht. Am Géigesaz, kënnen d'Neuronen am Gehir gläichzäiteg Informatioun iwwer e grousst Netzwierk op zéng Mol d'Spannung vun eise modernsten Computeren schécken a kréien.

Den Haaptvirdeel vum Gehir iwwer seng Siliziumkollegen ass seng Fäegkeet fir Daten parallel ze veraarbecht. Jiddereng vun den Neuronen ass mat Dausende vun aneren verbonnen, an all vun hinnen kënnen als Input an Output fir Daten handelen. Fir Informatioun ze späicheren an ze verarbeiten, wéi mir et maachen, ass et néideg kierperlech Materialien z'entwéckelen, déi séier a fléissend vun engem Conduktiounszoustand an en Zoustand vun Onberechenbarkeet kënnen iwwergoen, sou wéi de Fall mat Neuronen. 

Virun e puer Méint gouf en Artikel an der Zäitschrëft Matter publizéiert iwwer d'Studie vun engem Material mat esou Eegeschaften. D'Wëssenschaftler vun der Texas A&M University hunn Nanowires aus dem Verbindungssymbol β'-CuXV2O5 erstallt, déi d'Fähigkeit demonstréieren, tëscht Leedungszoustand ze oszilléieren an Äntwert op Ännerungen an der Temperatur, Spannung a Stroum.

Bei enger méi noer Untersuchung gouf festgestallt datt dës Fäegkeet wéinst der Bewegung vu Kupferionen duerch β'-CuxV2O5 ass, wat verursaacht Elektronenbewegung a ännert d'leitend Eegeschafte vum Material. Fir dëst Phänomen ze kontrolléieren, gëtt en elektresche Impuls am β'-CuxV2O5 generéiert, ganz ähnlech wéi deen, dee geschitt wann biologesch Neuronen Signaler unenee schécken. Eist Gehir funktionéiert andeems se gewësse Neuronen zu Schlësselzäiten an enger eenzegaarteger Sequenz brennen. Eng Sequenz vun neuralen Eventer féiert zur Veraarbechtung vun Informatioun, egal ob et eng Erënnerung erënnert oder eng kierperlech Aktivitéit ausféiert. De Schema mat β'-CuxV2O5 funktionnéiert déiselwecht Manéier.

Festplack an DNA

En anert Gebitt vun der Fuerschung ass Fuerschung baséiert op Biologie. Daten Stockage Methoden. Eng vun den Iddien, déi mir och vill Mol am MT beschriwwen hunn, ass déi folgend. Datelagerung an DNA, gëllt als villverspriechend, extrem kompakt a stabil Späichermedium (3). Ënner anerem ginn et Léisungen, déi et erlaben Daten an de Genome vu liewegen Zellen ze späicheren.

Bis 2025 gëtt geschat datt bal fënnefhonnert Exabytes vun Daten all Dag weltwäit produzéiert ginn. D'Späichere si séier onpraktesch ze benotzen. traditionell Silizium Technologie. D'Informatiounsdicht an der DNA ass potenziell Millioune Mol méi héich wéi déi vun konventionelle Festplazen. Et gëtt geschat datt ee Gramm DNA bis zu 215 Millioune Gigabyte ka enthalen. Et ass och ganz stabil wann se richteg gespäichert ginn. Am Joer 2017 hunn d'Wëssenschaftler de komplette Genom vun enger ausgestuerwener Päerdsaart extrahéiert, déi viru 700 Joer gelieft huet, an d'lescht Joer gouf DNA vun engem Mammut gelies, dee virun enger Millioun Joer gelieft huet.

D'Haaptschwieregkeet ass e Wee ze fannen Verbindung digital Welt i daten mat der biochemescher Welt vun Genen. Et geet am Moment ëm DNA Synthese am Labo, an obwuel d'Käschte séier falen, ass et nach ëmmer eng schwéier an deier Aufgab. Eemol synthetiséiert, musse Sequenzen suergfälteg in vitro gespäichert ginn bis se prett sinn fir nei ze benotzen oder kënnen a lieweg Zellen mat CRISPR Gen Editing Technologie agefouert ginn.

Columbia University Fuerscher hunn eng nei Approche bewisen déi direkt Konversioun erlaabt digital elektronesch Signaler an déi genetesch Donnéeën, déi an de Genome vu liewegen Zellen gespäichert sinn. "Stellt Iech cellulär Festplazen vir, déi an Echtzäit berechent a kierperlech rekonfiguréiere kënnen", sot den Harris Wang, ee vun de Singularity Hub Teammemberen. "Mir gleewen datt den éischte Schrëtt fäeg ass binär Daten an Zellen direkt ze codéieren ouni d'Noutwendegkeet vun enger in vitro DNA Synthese."

D'Aarbecht baséiert op engem CRISPR-baséiert Zell Recorder, déi Wang virdrun entwéckelt fir E. coli Bakterien, déi d'Präsenz vu bestëmmte DNA Sequenzen an der Zell erkennt an dëst Signal am Genom vum Organismus opgeholl. De System huet en DNA-baséiert "Sensormodul" deen op bestëmmte biologesch Signaler reagéiert. Wang a seng Kollegen hunn de Sensormodul adaptéiert fir mat engem Biosensor ze schaffen, deen vun engem aneren Team entwéckelt gouf, deen am Tour op elektresch Signaler reagéiert. Schlussendlech huet dëst d'Fuerscher erlaabt direkt Kodéierung vun digitaler Informatioun am bakterielle Genom. D'Quantitéit un Daten déi eng Zell späichere kann ass relativ kleng, nëmmen dräi Bits.

Also hunn d'Wëssenschaftler e Wee fonnt fir 24 verschidde bakteriell Populatiounen mat verschiddenen 3-Bit Stécker vun Daten zur selwechter Zäit ze codéieren, fir insgesamt 72 Bits. Si hunn et benotzt fir "Hallo Welt!" Messagen ze codéieren. an Bakterien. a gewisen, datt duerch Uerdnung der pooléiert Bevëlkerung an engem speziell entworf Classeur benotzt, si de Message liesen kéint mat 98 Prozent Genauegkeet. 

Natierlech ass 72 Bits wäit vun der Kapazitéit. Mass Stockage modern schwéier fiert. Wéi och ëmmer, d'Wëssenschaftler gleewen datt d'Léisung séier ka skaléiert ginn. Späicheren Daten an Zellen et ass, no Wëssenschaftler, vill méi bëlleg wéi aner Methoden Kodéierung an Genenwell Dir kënnt just méi Zellen wuessen amplaz duerch eng komplizéiert kënschtlech DNA Synthese ze goen. Zellen hunn och eng natierlech Fäegkeet DNA géint Ëmweltschued ze schützen. Si hunn dëst bewisen andeems se E. coli Zellen un onsteriliséierte Potterbuedem bäigefüügt hunn an duerno de ganze 52-Bit Message vun hinnen zouverlässeg extrahéieren andeems se d'assoziéiert mikrobial Gemeinschaft vum Buedem sequencéieren. Wëssenschaftler hunn och ugefaang d'DNA vun Zellen ze designen sou datt se logesch a Gedächtnisoperatioune maache kënnen.

4. Visioun vun der transhumanistescher Singularitéit als déi nächst Etapp vun der Evolutioun

Integratioun Computer Techniker i Telekommunikatioun et ass staark verbonne mat Notioune vun enger transhumanistescher "Singularitéit", déi vun anere Futuristen och virausgesot gëtt (4). Gehir-Maschinn Schnëttplazen, syntheteschen Neuronen, Stockage vun genomic Donnéeën - all dat kann an dëser Richtung entwéckelen. Et gëtt nëmmen ee Problem - dat sinn all d'Methoden an Experimenter an der ganz fréi Etapp vun Fuerschung. Also déi, déi dës Zukunft fäerten, sollen a Fridden raschten, an d'Begeeschterten vun der Mënsch-Maschinn Integratioun sollten ofkillen.