デジタルテクノロジーは生物学、DNA、脳に少し近いものです
イーロン・マスクは、近い将来、人々は本格的なブレイン・コンピューター・インターフェースを作成できるようになるだろうと断言します。 その間、私たちは彼の動物実験、最初はブタ、そして最近ではサルについての実験について時々学びます。 マスク氏が目標を達成し、人の頭に通信端末を埋め込むことができるという考えは、魅了される人もいれば、恐怖を感じる人もいる。
彼は新しいことに取り組んでいるだけではなく、 ムスク。 英国、スイス、ドイツ、イタリアの科学者らは最近、次のことを組み合わせたプロジェクトの結果を発表した。 人工ニューロンと天然ニューロン (1)。 これらはすべてインターネットを通じて行われ、生物学的ニューロンとシリコンニューロンが相互に通信できるようになります。 この実験では、ラットでニューロンを成長させ、信号を伝達するために使用されました。 グループリーダー ステファノ・ヴァサネリ 研究者らは、チップ上に配置された人工ニューロンが生物学的ニューロンに直接接続できることを初めて示すことができたと報告した。
研究者は活用したい 人工ニューラルネットワーク 脳の損傷した領域の適切な機能を回復します。 特別なインプラントに導入された後、ニューロンは脳の自然な状態に適応する一種の補綴物として機能します。 このプロジェクト自体の詳細については、Scientific Reports 誌の記事をご覧ください。
Facebook はあなたの脳に入り込みたいと考えています
このような新しいテクノロジーを恐れる人々は、特に、たとえば、脳の「コンテンツ」を選択したいと聞くと、正しいかもしれません。 Facebookが支援する研究センター、チャン・ザッカーバーグ・バイオハブが開催した2019年XNUMX月のイベントで、同氏はマウスやキーボードに代わるハンドヘルドの脳制御デバイスを開発したいという希望について語った。 CNBCが引用したように、ザッカーバーグ氏は「目標は、仮想現実または拡張現実内のオブジェクトを思考で制御できるようにすることだ」と語った。 Facebookは、ブレイン・コンピューター・インターフェース・システムを開発する新興企業CTRL-labsをXNUMX億ドル近くで買収した。
ブレインコンピューターインターフェイスに関する研究は、8 年の Facebook の F2017 カンファレンスで初めて発表されました。 同社の長期計画によれば、非侵襲性のウェアラブル デバイスにより、いつの日かユーザーは 考えるだけで言葉を書く。 しかし、特にタッチベースの非侵襲的なインターフェイスについて話しているため、この種のテクノロジーはまだ非常に初期段階にあります。 「脳内で起こっていることを運動活動に変換する彼らの能力は限られています。 より大きなチャンスを得るには、何かを埋め込む必要がある」とザッカーバーグ氏は前述の会議で述べた。
人々は、抑制されない欲望で知られる人々とつながるために、自分自身に「何かを植え付けられる」ことを許すのでしょうか？ Facebookからの個人データ? (2) おそらく、特に読みたくない記事の略語を彼が提供する場合、そのような人がいるでしょう。 2020年XNUMX月、Facebookは従業員に対し、ユーザーが読まなくても済むように情報を要約するツールの開発に取り組んでいると語った。 同じ会議で、同氏は人間の思考を検出し、それをウェブサイト上の行動に変換する神経センサーのさらなる計画を発表した。
2. 脳と Facebook のインターフェース
脳効率の良いコンピューターを作るにはどうすればよいでしょうか?
生み出される取り組みはこれらのプロジェクトだけではありません。 これらの世界を単に接続することだけが、追求されている唯一の目標ではありません。 たとえば、あります。 神経形態工学、機械の機能を再現することを目的としたトレンド 人間の脳たとえば、エネルギー効率の観点からです。
シリコン技術に固執すると、2040 年までに世界のエネルギー資源がコンピューティングのニーズを満たせなくなると予測されています。 したがって、データをより高速に、そして最も重要なことに、よりエネルギー効率よく処理できる新しいシステムを開発することが急務となっています。 科学者たちは、模倣技術がこの目標を達成するための XNUMX つの方法である可能性があることを長い間知っていました。 人間の脳.
W シリコンコンピュータ さまざまな機能がさまざまな物理オブジェクトによって実行されるため、処理時間が増加し、膨大な熱損失が発生します。 対照的に、脳内のニューロンは、最先端のコンピューターよりも XNUMX 倍低い電圧で、広大なネットワーク上で同時に情報を送受信できます。
シリコンの脳と比較した脳の主な利点は、データを並列処理できることです。 各ニューロンは何千もの他のニューロンに接続されており、そのすべてがデータの入力および出力として機能します。 私たちが行うのと同じように情報を保存して処理できるようにするには、ニューロンの場合と同様に、導電状態から予測不可能な状態に迅速かつスムーズに移行できる物理材料を開発する必要があります。
数か月前、ジャーナル「Matter」は、そのような特性を持つ材料の研究に関する記事を掲載しました。 テキサス A&M 大学の科学者らは、化合物記号 β'-CuXV2O5 からナノワイヤーを作成し、温度、電圧、電流の変化に応じて伝導状態間を振動する能力を実証しました。
詳細な検査により、この能力は β'-CuxV2O5 全体にわたる銅イオンの移動によるものであることがわかりました。 電子の動き そして材料の導電特性を変化させます。 この現象を制御するために、β'-CuxV2O5 は、生物学的ニューロンが相互に信号を送信するときに発生するものと非常によく似た電気インパルスを生成します。 私たちの脳は、重要なタイミングで特定のニューロンを独自の順序で活性化することで機能します。 一連の神経イベントは、記憶の検索や身体活動の実行など、情報の処理につながります。 β'-CuxV2O5 を使用した回路も同様に動作します。
DNAのハードドライブ
もう一つの研究分野は生物学に基づく研究です。 データ保存方法。 MT でも何度も述べてきたアイデアの XNUMX つは次のとおりです。 DNAの保存、非常にコンパクトで安定した情報媒体として有望であると考えられています (3)。 とりわけ、生きた細胞のゲノムにデータを保存できるソリューションがあります。
2025 年までに、世界中で毎日 XNUMX エクサバイト近くのデータが生成されると推定されています。 保管するとすぐに使用できなくなる可能性があります 伝統的なシリコン技術。 DNA の情報密度は、従来のハードドライブの情報密度よりも数百万倍高い可能性があります。 215 グラムの DNA には最大 2017 億 700 万ギガバイトが含まれると推定されています。 また、適切に保管すると非常に安定します。 XNUMX年、科学者たちはXNUMX年前に生息していた絶滅種のウマの完全なゲノムを抽出し、昨年にはXNUMX万年前に生息していたマンモスのDNAを読み取った。
主な困難は方法を見つけることです 化合物 デジタルの世界 i 遺伝子の生化学的世界に関するデータ。 現在、私たちが話しているのは、 DNA合成 コストは急速に下がっているとはいえ、依然として複雑で高価な作業です。 合成された配列は、再利用できるようになるまで、または CRISPR 遺伝子編集技術を使用して生細胞に導入できるようになるまで、in vitro で注意深く保存する必要があります。
コロンビア大学の研究者は、直接変換を可能にする新しいアプローチを実証しました デジタル電子信号 生きた細胞のゲノムに保存されている遺伝データに変換します。 「リアルタイムで計算し、物理的に再構成できるセルラー ハード ドライブを想像してみてください」とチーム メンバーの XNUMX 人である Harris Wang 氏は Singularity Hub に語った。 「最初のステップは、インビトロでの DNA 合成を必要とせずに、バイナリ データを細胞に直接エンコードできるようになることだと考えています。」
この作品は、CRISPR ベースのセルラーレコーダーに基づいています。 ワン 以前に大腸菌用に開発されたもので、細胞内の特定の DNA 配列の存在を検出し、このシグナルを生物のゲノムに記録します。 このシステムには、特定の生体信号に反応する DNA ベースの「センサー モジュール」が搭載されています。 ワン氏らは、別のチームが開発したバイオセンサーと連動するようにセンサーモジュールを改造し、バイオセンサーが電気信号に反応するようにした。 最終的に、これにより研究者は 細菌ゲノム内のデジタル情報の直接エンコード。 XNUMX つのセルが保存できるデータ量は非常に少なく、わずか XNUMX ビットです。
このようにして、科学者たちは、異なる 24 ビットのデータを同時に使用して、合計 3 ビットの 72 の別々の細菌集団をエンコードする方法を発見しました。 彼らはこれを「Hello world!」メッセージのエンコードに使用しました。 細菌の中で。 そして、結合された母集団を配列し、特別に設計された分類子を使用することで、98% の精度でメッセージを読み取ることができることを示しました。
明らかに、72 ビットは容量とはかけ離れています。 マスストレージ 最新のハードドライブ。 しかし、科学者たちは、このソリューションはすぐに拡張できると信じています。 セルにデータを保存する 科学者によれば、これは他の方法よりもはるかに安価です 遺伝子のコーディングなぜなら、人工 DNA の複雑な合成に取り組む必要がなく、単純により多くの細胞を増殖できるからです。 細胞には、環境による損傷から DNA を保護する自然な能力もあります。 彼らは、滅菌していない培養土に大腸菌細胞を加え、関連する土壌微生物群集の配列を決定することで、そこから 52 ビットのメッセージ全体を確実に抽出することで、これを実証しました。 科学者はまた、論理演算や記憶演算を実行できるように細胞の DNA を操作し始めています。
4. 進化の次の段階としてのトランスヒューマニスト特異点のビジョン
統合 コンピュータ技術者 i 電気通信 それは、他の未来学者によって予測されたトランスヒューマニストの「特異点」の概念と強く結びついています (4)。 ブレインマシンインターフェース、合成ニューロン、ゲノムデータストレージ - これらすべてがこの方向に発展する可能性があります。 問題は XNUMX つだけあります。これらはすべて、研究の非常に初期段階にある方法と実験です。 したがって、この未来を恐れている人々は安らかに休むべきであり、人間と機械の統合に熱心な人々は冷静になるべきです。
