مغز ما یک شگفتی با انرژی کارآمد است، با 86 میلیارد نورون و تریلیون ها اتصال که تنها با 20 وات کار می کنند – انرژی یک لامپ. مبتکران سوئیسی در Final Spark در حال تبدیل درخشش بیولوژیکی ما به هوش مصنوعی پیشرفته هستند. این مرز نرم‌افزاری است که «wetware» نامیده می‌شود – مفهومی انقلابی که تراشه‌های سیلیکونی را با نورون‌های آزمایشگاهی مشتق شده از سلول‌های بنیادی جایگزین می‌کند. با بهره گیری از سازگاری و کارایی سلول های واقعی مغز، wetware ممکن است عصر جدیدی از هوش مصنوعی را آغاز کند که در آن زیست شناسی و فناوری برای ایجاد یک رشته کاملاً جدید ادغام می شوند.

همه چیز از سلول های بنیادی شروع می شود. Final Spark سلول‌های پوست را به نورون تبدیل می‌کند و آنها را در یک لرزاننده مداری رشد می‌دهد – بله، مانند یک اسموتی‌ساز مغزی است. در عرض سه ماه، این سلول های بنیادی تبدیل به مینی مغز (ارگانوئید) می شوند که اندازه آنها 0.5 میلی متر است. این “مغزهای کوچک” حدود 10000 نورون دارند که عمل می کنند و در واقع بافت مغز واقعی هستند.

سپس محققان از یک آرایه چند الکترودی برای ارسال سیگنال‌های میکروجریان به این ارگانوئیدها استفاده می‌کنند که با میخ‌های الکتریکی پاسخ می‌دهند. این امکان وجود دارد که آنها در زمان واقعی واکنش نشان دهند و مانند مغز بیولوژیکی ما اطلاعات را پردازش کنند. آنها کوچک هستند، اما کارآمد و پر از امکانات هستند: آنها ممکن است بازتعریف کنند که هوش مصنوعی چه کاری می تواند انجام دهد – و چگونه انجام می شود. و همه اینها بر اساس این است که چگونه مغز به طور طبیعی اطلاعات را پردازش می کند تا استدلال کند و تصمیمات هوشمندانه ای را به شیوه ای کم مصرف بگیرد.

گام بعدی در توسعه ارگانوئید، آموزش آنها برای انجام وظایف مفید است. مانند شبکه های عصبی مصنوعی (ANN) که برای تشخیص الگوها در داده ها به آموزش نیاز دارند، ارگانوئیدها نیز باید یاد بگیرند که اطلاعات را به روش های معنی دار پردازش کنند. با این حال، در حالی که شبکه های عصبی مصنوعی برای تنظیم اتصالات به الگوریتم ها متکی هستند، آموزش ارگانوئیدی شامل ترکیبی از تحریک الکتریکی و تقویت شیمیایی است.

یکی از جذاب ترین ابزارها در این فرآیند دوپامین است، یک انتقال دهنده عصبی مرتبط با لذت، پاداش و انگیزه. محققان دوپامین را در قفس های مولکولی محصور کردند که می تواند با اشعه ماوراء بنفش (UV) آزاد شود. هنگامی که این نورون ها عمل دلخواه را انجام می دهند، نور UV دوپامین آزاد می کند و به شبکه عصبی ارگانوئید پاداش می دهد تا عمل را تکرار کند. با ترویج شکل گیری مسیرهای عصبی جدید، سیستم پاداش مغز انسان را تقلید می کند و آن را به ابزاری قدرتمند برای افزایش یادگیری و افزایش عملکرد تبدیل می کند. فرآیند آموزش با کارهای ساده ای مانند ذخیره بیت های اطلاعات و انجام عملیات منطقی مانند “AND” و “OR” آغاز می شود. همانطور که محققان روش‌های خود را اصلاح می‌کنند، این قابلیت‌ها را به عملکردهای پیچیده‌تر، مانند تشخیص تصویر و تصمیم‌گیری و ایجاد نوروپلاستیسیته (فرایند تقویت مسیرهای عصبی خاص) تبدیل می‌کنند.

در حالی که خوشه‌های عصبی کوچک امروزی 5 میلی‌متر عرض دارند، هدف این است که آنها را به 5 تا 10 سانتی‌متر برسانیم، که نیازمند پیشرفت‌هایی در دادن «رگ‌های خونی» به این مینی‌مغزها برای رساندن مواد مغذی و اکسیژن است. فرد جردن از فاینال اسپارک نوروسفرهای شناور را در نظر می گیرد که مراکز عظیم محاسبات زیستی را تامین می کنند. او می‌گوید: «به نظر می‌رسد علمی تخیلی است، اما بسیاری از فناوری‌های امروزی نیز چنین هستند.»

برخلاف سیستم‌های سیلیکونی انرژی‌زا، ارگانوئیدها با استفاده از کسری از قدرت محاسباتی سنتی، تجدیدپذیر و انرژی کارآمد هستند. با ضایعات کمتر و سازگاری بیشتر، محاسبات زیستی می تواند دوره بعدی نوآوری پایدار را تعریف کند

هوش مصنوعی (AI) و هوش طبیعی (NI)

خط بین هوش مصنوعی (AI) و هوش طبیعی (NI) – شناخت مبتنی بر مغز انسان ما – به طور فزاینده ای مبهم می شود، زیرا پیشرفت های محاسبات زیستی سیستم های بیولوژیکی و مصنوعی را ادغام می کنند. هوش مصنوعی بر الگوریتم های برنامه ریزی شده، مدل های محاسباتی و مجموعه داده های گسترده متکی است، در حالی که NI از شبکه های عصبی پویا و به هم پیوسته مغز انسان که قادر به خودآگاهی، احساسات، خلاقیت و ارتباط اجتماعی هستند، ناشی می شود. برخلاف پردازش قابل پیش‌بینی هوش مصنوعی، هوش مصنوعی از طریق تجربیات زیسته، که شامل احساساتی می‌شود که از طریق یک شبکه گیرنده سراسر بدن که بسیار فراتر از خود مغز است، ثبت می‌شود، تکامل می‌یابد.

جالب توجه است که ارگانوئیدهای زیست محاسباتی – خوشه های کوچکی از نورون های انسانی مشتق شده از سلول های بنیادی – عملکردی مشابه با سیستم های هوش مصنوعی دارند. این ارگانوئیدها فرآیندهای مغزی مانند یادگیری و تشکیل مسیرهای عصبی را تقلید می کنند و شکاف بین هوش مصنوعی و هوش مصنوعی را پر می کنند. درک تفاوت‌های بین هوش مصنوعی و هوش مصنوعی برای استفاده از نقاط قوت هوش مصنوعی، مانند کارایی و مقیاس‌پذیری، در عین حفظ ویژگی‌های انسانی ضروری برای تصمیم‌گیری اخلاقی و نوآوری، حیاتی است.

Final Spark یکی از پیشگامان این حرکت است که از محاسبات زیستی مبتنی بر ارگانوئید برای تکرار سازگاری و کارایی انرژی مغز استفاده می کند. با ادغام شبکه‌های بیولوژیکی با هوش مصنوعی، هدف آن‌ها توسعه سیستم‌هایی است که بسیار سازگار و کارآمد هستند. همانطور که محاسبات زیستی امکان ایجاد انقلابی در هوش مصنوعی، پزشکی و پایداری را معرفی می کند، ممکن است نحوه تعامل ما با خود هوش را تغییر دهد. چگونه می توانیم تفاوت را تشخیص دهیم و از آنچه ما را منحصر به فرد انسان می کند محافظت کنیم؟ بالاخره هوشیاری چیست؟

جاده پیش رو

اردن آینده ای را متصور است که در آن مراکز زیست محاسباتی با هاب های محاسبات ابری امروزی رقابت می کنند و کارایی و سازگاری بی نظیری را ارائه می دهند. او می گوید: «این فناوری پتانسیل بازتعریف محاسبات را دارد. این فقط ایجاد چیزی جدید نیست، بلکه در مورد درک و استفاده از اصول خود زندگی است.

با محو شدن مرزهای بین زیست شناسی و فناوری، سؤالات اساسی مطرح می شود: چه چیزی هوش طبیعی مغز ما را تعریف می کند و چه تفاوتی با هوش مصنوعی دارد؟ توانایی رشد سلول های بنیادی به نورون ها بیش از یک نقطه عطف علمی است. این نشان دهنده ظرفیت قابل توجه بشر برای نوآوری و سازگاری است.

NeuroPlatform Final Spark یک سیستم باز و قابل دسترسی از راه دور برای تحقیقات محاسباتی “wetware” پیشرفته ارائه می دهد. برای دسترسی فوری و انجام تحقیقات زیست محاسباتی از روی میز خود، از سایت آنها دیدن کنید.

نویسنده مشترک Cornelia C. Walther، Ph.D.، مدیر موسس POZE و یکی از همکاران Wharton