“الذكاء العضوي” – حواسيب حيوية ثورية تعمل بخلايا دماغ الإنسان
على الرغم من السجل المثير للإعجاب لمنظمة العفو الدولية، فإن قوتها الحسابية تتضاءل مقارنة بالدماغ البشري. الآن، يكشف العلماء عن مسار ثوري لدفع الحوسبة إلى الأمام: الذكاء العضوي، حيث تعمل عضويات الدماغ المزروعة في المختبر كأجهزة بيولوجية.
لطالما كان الذكاء الاصطناعي مستوحى من الدماغ البشري. لقد أثبت هذا النهج نجاحًا كبيرًا: يتمتع الذكاء الاصطناعي بإنجازات رائعة – من تشخيص الحالات الطبية إلى تأليف الشعر. ومع ذلك، يستمر النموذج الأصلي في التفوق على الآلات من نواحٍ عديدة. لهذا السبب، على سبيل المثال، يمكننا “إثبات إنسانيتنا” من خلال اختبارات الصور التافهة عبر الإنترنت. ماذا لو ذهبنا مباشرة إلى المصدر بدلاً من محاولة جعل الذكاء الاصطناعي أشبه بالدماغ؟
يعمل العلماء عبر تخصصات متعددة على إنشاء حواسيب حيوية ثورية حيث تعمل الثقافات ثلاثية الأبعاد لخلايا الدماغ، والتي تسمى عضويات الدماغ، كأجهزة بيولوجية. يصفون خارطة الطريق الخاصة بهم لتحقيق هذه الرؤية في مجلة Frontiers in Science .
صورة مكبرة لعضو عضوي في المخ تمت زراعته في المختبر مع وضع العلامات الفلورية لأنواع مختلفة من الخلايا. (الوردي – الخلايا العصبية؛ الأحمر – الخلايا الدبقية قليلة الغصن؛ الأخضر – الخلايا النجمية؛ الأزرق – جميع نوى الخلية). الائتمان: توماس هارتونج ، جامعة جونز هوبكنز
قال البروفيسور توماس هارتونج من جامعة جونز هوبكنز: “نطلق على هذا المجال الجديد متعدد التخصصات” الذكاء العضوي “(OI). “اجتمع مجتمع من كبار العلماء لتطوير هذه التكنولوجيا، والتي نعتقد أنها ستطلق حقبة جديدة من الحوسبة الحيوية السريعة والقوية والفعالة.”
ما هي عضيات الدماغ، ولماذا يصنعون أجهزة كمبيوتر جيدة؟
عضيات الدماغ هي نوع من زراعة الخلايا في المختبر. على الرغم من أن عضيات الدماغ ليست “أدمغة صغيرة” ، إلا أنها تشترك في الجوانب الرئيسية لوظيفة الدماغ وبنيته مثل الخلايا العصبية وخلايا الدماغ الأخرى الضرورية للوظائف المعرفية مثل التعلم والذاكرة. أيضًا، في حين أن معظم مزارع الخلايا مسطحة، فإن العضيات لها بنية ثلاثية الأبعاد. يؤدي هذا إلى زيادة كثافة خلايا المزرعة بمقدار 1000 ضعف، مما يعني أن الخلايا العصبية يمكن أن تشكل عددًا أكبر من الروابط.
ولكن حتى لو كانت عضيات الدماغ تقليدًا جيدًا للأدمغة، فلماذا يصنعون أجهزة كمبيوتر جيدة؟ بعد كل شيء، أليست أجهزة الكمبيوتر أكثر ذكاءً وأسرع من العقول؟
الذكاء العضوي: الحدود الجديدة في الرسم البياني للحوسبة الحيوية. الائتمان: فرونتيرز / جامعة جون هوبكنز
وأوضح هارتونغ: “في حين أن أجهزة الكمبيوتر القائمة على السيليكون أفضل بالتأكيد مع الأرقام، فإن العقول أفضل في التعلم”. “على سبيل المثال، تم تدريب AlphaGo [الذكاء الاصطناعي الذي تغلب على لاعب Go الأول في العالم في عام 2017] على بيانات من 160000 لعبة. سيتعين على أي شخص أن يلعب خمس ساعات يوميًا لأكثر من 175 عامًا لتجربة هذه الألعاب العديدة “.
العقول ليست فقط متعلمين متفوقين، بل هي أيضًا أكثر كفاءة في استخدام الطاقة. على سبيل المثال، كمية الطاقة التي يتم إنفاقها في تدريب AlphaGo هي أكثر مما هو مطلوب للحفاظ على شخص بالغ نشط لمدة عقد من الزمن.
وأضاف هارتونج: “تتمتع الأدمغة أيضًا بقدرة مذهلة على تخزين المعلومات، تقدر بنحو 2500 تيرابايت”. لقد وصلنا إلى الحدود المادية لأجهزة الكمبيوتر المصنوعة من السيليكون لأننا لا نستطيع حزم المزيد من الترانزستورات في شريحة صغيرة. لكن الدماغ موصّل بطريقة مختلفة تمامًا. لديها حوالي 100 مليار خلية عصبية مرتبطة عبر أكثر من 1015 نقطة اتصال. إنه فرق هائل في القوة مقارنة بتقنيتنا الحالية “.
الذكاء العضوي: الحدود الجديدة في الرسم البياني للحوسبة الحيوية. الائتمان: فرونتيرز / جامعة جون هوبكنز
كيف ستبدو أجهزة الكمبيوتر الحيوية ذات الذكاء العضوي؟
وفقًا لهارتونج ، تحتاج عضيات الدماغ الحالية إلى زيادة حجمها من أجل OI. إنها صغيرة جدًا، تحتوي كل منها على حوالي 50000 خلية. بالنسبة لمنظمة OI، سنحتاج إلى زيادة هذا العدد إلى 10 ملايين “.
في موازاة ذلك، يعمل المؤلفون أيضًا على تطوير تقنيات للتواصل مع العضيات: بمعنى آخر، إرسال المعلومات إليهم وقراءة ما يفكرون فيه. يخطط المؤلفون لتكييف أدوات من مختلف التخصصات العلمية، مثل الهندسة الحيوية والتعلم الآلي، فضلاً عن هندسة أجهزة التحفيز والتسجيل الجديدة.
يتطلب الذكاء العضوي تقنيات متنوعة للتواصل مع مخطط المعلومات العضوي في الدماغ. الائتمان: فرونتيرز / جامعة جون هوبكنز
لقد طورنا جهاز واجهة بين الدماغ والكمبيوتر وهو نوع من غطاء مخطط كهربية الدماغ للعضويات، والذي قدمناه في مقال نُشر في أغسطس الماضي. وقال هارتونج إنه عبارة عن غلاف مرن مغطى بكثافة بأقطاب كهربائية صغيرة يمكنها التقاط الإشارات من العضو العضوي ونقل الإشارات إليه.
يتصور المؤلفون أنه في النهاية، ستدمج OI مجموعة واسعة من أدوات التحفيز والتسجيل. ستنظم هذه التفاعلات عبر شبكات من الكائنات العضوية المترابطة التي تنفذ عمليات حسابية أكثر تعقيدًا.
يمكن أن يساعد الذكاء العضوي في الوقاية من الأمراض العصبية وعلاجها
وعد OI يتجاوز الحوسبة والطب. بفضل التقنية الرائدة التي طورها الحائزان على جائزة نوبل جون جوردون وشينيا ياماناكا ، يمكن إنتاج عضيات الدماغ من أنسجة البالغين. وهذا يعني أنه يمكن للعلماء تطوير عضيات دماغية مخصصة من عينات جلد المرضى الذين يعانون من اضطرابات عصبية، مثل مرض الزهايمر. يمكنهم بعد ذلك إجراء اختبارات متعددة للتحقيق في كيفية تأثير العوامل الوراثية والأدوية والسموم على هذه الحالات.
سيعمل الذكاء العضوي على تعزيز البحث الطبي والإنفوجرافيك الابتكاري. الائتمان: فرونتيرز / جامعة جون هوبكنز
قال هارتونج: “مع OI، يمكننا دراسة الجوانب المعرفية للحالات العصبية أيضًا”. “على سبيل المثال، يمكننا مقارنة تكوين الذاكرة في العضيات المستمدة من الأشخاص الأصحاء ومن مرضى الزهايمر، ومحاولة إصلاح العجز النسبي. يمكننا أيضًا استخدام OI لاختبار ما إذا كانت بعض المواد، مثل المبيدات الحشرية، تسبب مشاكل في الذاكرة أو التعلم “.
مراعاة الاعتبارات الأخلاقية
يثير تكوين عضيات الدماغ البشري التي يمكنها التعلم والتذكر والتفاعل مع بيئتها أسئلة أخلاقية معقدة. على سبيل المثال، هل يمكنهم تطوير الوعي، حتى في شكل بدائي؟ هل يمكن أن يشعروا بالألم أو المعاناة؟ وما هي الحقوق التي يمكن أن يتمتع بها الناس فيما يتعلق بأعضاء الدماغ المصنوعة من خلاياهم؟
ستضمن “الأخلاق المضمنة” التطوير المسؤول لمخطط معلومات الذكاء العضوي. الائتمان: فرونتيرز / جامعة جون هوبكنز
المؤلفون على دراية تامة بهذه القضايا. قال هارتونغ: “يتمثل جزء أساسي من رؤيتنا في تطوير OI بطريقة أخلاقية ومسؤولة اجتماعيًا”. ولهذا السبب، فقد دخلنا في شراكة مع علماء الأخلاق منذ البداية لتأسيس نهج “الأخلاق الراسخ”. سيتم تقييم جميع القضايا الأخلاقية بشكل مستمر من قبل فرق مكونة من علماء وعلماء أخلاق وعامة، مع تطور البحث “.
كم نحن بعيدون عن الذكاء العضوي الأول؟
على الرغم من أن OI لا تزال في مهدها، إلا أن دراسة نُشرت مؤخرًا بواسطة أحد المؤلفين المشاركين للمقال – الدكتور بريت كاغان من مختبرات كورتيكال – تقدم دليلاً على المفهوم. أظهر فريقه أن مزرعة خلايا الدماغ الطبيعية المسطحة يمكن أن تتعلم لعب لعبة الفيديو Pong .
المصدر: scitechdaily
قد يهمك:
