數字技術更接近生物學、DNA 和大腦

伊隆馬斯克保證，在不久的將來，人們將能夠創建一個成熟的腦機介面。 同時，我們時不時地了解到他在動物身上進行的實驗，首先是在豬身上，最近又在猴子身上進行了實驗。 馬斯克將實現他的目標並能夠將通訊終端植入人的大腦，這個想法讓一些人著迷，也讓其他人感到害怕。

他不僅致力於新 麝。 來自英國、瑞士、德國和義大利的科學家最近公佈了一個專案的結果，該專案結合了 人工神經元與天然神經元 (1). 所有這一切都是透過網路完成的，網路允許生物神經元和矽神經元相互溝通。 該實驗涉及在大鼠中培養神經元，然後將其用於傳輸訊號。 組長 斯特凡諾·瓦薩內利 報導稱，科學家首次證明，放置在晶片上的人工神經元可以直接與生物神經元連接。

研究人員希望利用 人工神經網絡 恢復腦部受損區域的正常功能。 在被引入特殊的植入物後，神經元將充當一種適應大腦自然條件的假體。 您可以在《科學報告》雜誌上的一篇文章中閱讀有關該項目本身的更多資訊。

Facebook想要進入你的大腦

那些害怕這種新技術的人可能是對的，尤其是當我們聽到，例如，我們想選擇我們大腦的「內容」時。 在 Facebook 支持的研究中心陳·祖克柏生物中心 (Chan Zuckerberg BioHub) 2019 年 XNUMX 月舉辦的一次活動中，他談到了創建手持式大腦控制設備來取代滑鼠和鍵盤的希望。 根據 CNBC 報導，祖克柏表示：“我們的目標是能夠用意念控制虛擬或擴增實境中的物體。” Facebook 以近 XNUMX 億美元收購了 CTRL-labs，這是一家開發腦機介面系統的新創公司。

腦機介面的研究工作首次在 8 年 Facebook 的 F2017 會議上宣布。 根據該公司的長期計劃，非侵入式穿戴裝置有一天將讓用戶 透過思考來寫單字。 但這種類型的技術仍處於非常早期的階段，特別是因為我們正在談論基於觸控的非侵入式介面。 「他們將大腦中發生的事情轉化為運動活動的能力是有限的。 為了獲得更多機會，需要植入一些東西，」祖克柏在上述會議上表示。

人們會允許自己「植入某種東西」來與那些以無節制的慾望而聞名的人建立聯繫嗎？ 來自 Facebook 的私人數據？ （2）也許會有這樣的人，尤其是當他提供他們不想閱讀的文章縮寫時。 2020 年 XNUMX 月，Facebook 告訴員工，它正在開發一種匯總資訊的工具，這樣用戶就不必閱讀它。 在同一次會議上，他提出了神經感測器的進一步計劃，該感測器可以檢測人類的想法並將其轉化為網站上的行動。

2. 大腦和 Facebook 介面

如何製造高效大腦計算機？

這些項目並不是將要創建的唯一努力。 單純地連結這些世界並不是我們追求的唯一目標。 有，例如。 神經形態工程，一種旨在重新創造機器能力的趨勢 人腦例如，在能源效率方面。

預計到2040年，如果我們堅持使用矽技術，全球能源將無法滿足我們的運算需求。 因此，迫切需要開發能夠更快處理資料、更重要的是更有效率地處理資料的新系統。 科學家早就知道模仿技術可能是實現這一目標的一種方法。 人腦.

W 矽計算機 不同的物理物件執行不同的功能，這增加了處理時間並造成巨大的熱損失。 相較之下，大腦中的神經元可以同時透過龐大的網路發送和接收訊息，而電壓比我們最先進的電腦低十倍。

與矽大腦相比，大腦的主要優勢在於它能夠並行處理資料。 每個神經元都與數千個其他神經元相連，所有這些神經元都可以充當資料的輸入和輸出。 為了能夠像我們一樣儲存和處理訊息，有必要開發能夠快速、平穩地從導電狀態過渡到不可預測狀態的物理材料，就像神經元的情況一樣。 

幾個月前，《Matter》雜誌發表了一篇關於具有此類特性的材料研究的文章。 德州 A&M 大學的科學家用化合物符號 β'-CuXV2O5 創建了奈米線，該奈米線展示了響應溫度、電壓和電流變化而在導電狀態之間振盪的能力。

經過仔細檢查，發現這種能力是由於銅離子在整個 β'-CuxV2O5 中的移動，從而導致 電子運動 並改變材料的導電性。 為了控制這種現象，β'-CuxV2O5 產生的電脈衝與生物神經元相互發送訊號時發生的情況非常相似。 我們的大腦透過在關鍵時刻以獨特的順序激活特定的神經元來發揮功能。 一系列神經事件導致訊息處理，無論是記憶檢索或是身體活動的表現。 使用 β'-CuxV2O5 的電路將以相同的方式運作。

DNA 中的硬碟

另一個研究領域是基於生物學的研究。 資料保存方法。 我們在 MT 中也多次描述過的想法之一如下。 DNA儲存，被認為是一種有前途、極其緊湊且穩定的資訊載體 (3)。 其中，有一些解決方案允許將數據儲存在活細胞的基因組中。

據估計，到 2025 年，全球每天將產生近 XNUMX 艾字節的數據。 儲存它們很快就會變得不切實際 傳統矽技術。 DNA 中訊息的密度可能比傳統硬碟高出數百萬倍。 據估計，一克 DNA 最多可容納 215 億千兆位元組。 如果儲存得當，它也非常穩定。 2017年，科學家提取了一種生活在700年前的已滅絕馬種的完整基因組，去年又讀取了生活在XNUMX萬年前的猛獁象的DNA。

主要困難是找到方法 複合 數位世界 i 基因生化世界的數據。 目前我們正在談論 DNA合成 在實驗室中，儘管成本正在迅速下降，但這仍然是一項複雜且昂貴的任務。 合成後，序列必須在體外小心保存，直到可以重複使用或可以使用 CRISPR 基因編輯技術將其引入活細胞中。

哥倫比亞大學研究人員展示了一種允許直接轉換的新方法 數位電子訊號 轉化為儲存在活細胞基因組中的遺傳數據。 「想像一下可以即時計算和實體重新配置的蜂窩硬碟，」團隊成員之一 Harris Wang 告訴 Singularity Hub。 “我們相信第一步是能夠直接將二進制數據編碼到細胞中，而不需要在體外進行 DNA 合成。”

這項工作基於基於 CRISPR 的細胞記錄儀， 麵包車 先前為大腸桿菌開發，它可以檢測細胞內某些DNA序列的存在，並將該訊號記錄在生物體的基因組中。 該系統有一個基於 DNA 的“感測器模組”，可以響應特定的生物訊號。 王和他的同事對感測器模組進行了改造，使其與另一個團隊開發的生物感測器配合使用，生物感測器反過來對電訊號做出反應。 最終，這使得研究人員 細菌基因組中數字訊息的直接編碼。 一個單元可以儲存的資料量非常小，只有三位。

透過這種方式，科學家找到了一種方法，可以同時使用不同的 24 位元資料片段對 3 個獨​​立的細菌群體進行編碼，總共 72 位元。 他們用它來編碼“Hello world！”訊息。 在細菌中。 並表明，透過對組合群體進行排序並使用專門設計的分類器，他們可以以 98% 的準確度讀取訊息。 

顯然，72 位遠遠不夠容量。 大容量儲存 現代硬碟。 然而，科學家相信該解決方案可以快速擴展。 在單元格中儲存數據 據科學家稱，這比其他方法便宜得多 基因編碼因為你可以簡單地培養更多的細胞，而不必處理人工 DNA 的複雜合成。 細胞還具有保護 DNA 免受環境損害的天然能力。 他們透過將大腸桿菌細胞添加到未滅菌的盆栽土壤中，然後透過對相關土壤微生物群落進行定序，可靠地從中提取整個 52 位元資訊來證明了這一點。 科學家也開始改造細胞的 DNA，使其能夠執行邏輯和記憶操作。

4. 超人類主義奇點作為下一階段進化的願景

一體化 電腦技術員 i 電信 它與其他未來學家預測的超人類主義「奇點」的概念密切相關（4）。 腦機介面、合成神經元、基因組資料儲存——所有這些都可以朝這個方向發展。 只有一個問題──這些都是研究早期階段的方法和實驗。 所以那些擔心這個未來的人應該安息，人機融合的狂熱者應該冷靜下來。