Fasahar dijital ta ɗan kusanci ilmin halitta, DNA da ƙwaƙwalwa

Elon Musk ya tabbatar da cewa nan gaba kadan mutane za su iya samar da cikakkiyar hanyar sadarwa ta kwakwalwa da kwamfuta. A halin yanzu, muna jin lokaci zuwa lokaci game da gwaje-gwajen da ya yi a kan dabbobi, na farko akan alade, kuma kwanan nan akan birai. Tunanin cewa Musk zai sami hanyarsa kuma zai iya dasa tashar sadarwa a cikin kan mutum yana sha'awar wasu, yana tsoratar da wasu.

Ba wai kawai yana aiki akan sabon ba Musk. Masana kimiyya daga Burtaniya, Switzerland, Jamus da Italiya kwanan nan sun sanar da sakamakon aikin da ya haɗu wucin gadi neurons tare da na halitta (daya). Duk waɗannan ana yin su ne ta hanyar Intanet, wanda ke ba da damar ƙwayoyin ƙwayoyin cuta da na “silicon” don sadarwa tare da juna. Gwajin ya hada da girma neurons a cikin berayen, wanda aka yi amfani da su don yin sigina. Shugaban kungiyar Stefano Vassanelli ya ruwaito cewa a karon farko masana kimiyya sun gudanar da nuna cewa na'urorin wucin gadi da aka sanya a kan guntu za a iya haɗa su kai tsaye da na halitta.

Masu bincike suna so suyi amfani wucin gadi neural cibiyoyin sadarwa dawo da aikin da ya dace na wuraren da suka lalace na kwakwalwa. Da zarar an dasa su a cikin wani wuri na musamman, neurons za su yi aiki a matsayin nau'i na prosthesis wanda zai dace da yanayin yanayin kwakwalwa. Kuna iya karanta ƙarin game da aikin da kansa a cikin labarin a cikin Rahoton Kimiyya.

Facebook yana son shiga cikin kwakwalwar ku

Waɗanda suke tsoron irin wannan sabuwar fasaha na iya zama daidai, musamman idan muka ji cewa, alal misali, za mu so mu zaɓi “abun ciki” na kwakwalwarmu. A wani taron da aka gudanar a watan Oktoban 2019 ta cibiyar bincike da ke samun goyon bayan Facebook Chan Zuckerberg BioHub, ya yi magana game da bege ga na'urorin da ke sarrafa kwakwalwar da za su maye gurbin linzamin kwamfuta da madannai. "Manufar ita ce samun damar sarrafa abubuwa a zahiri ko haɓaka gaskiya tare da tunanin ku," in ji Zuckerberg, wanda CNBC ya nakalto. Facebook ya sayi CTRL-labs, wani mafarin da ke haɓaka tsarin haɗin gwiwar kwakwalwa da kwamfuta, kusan dala biliyan ɗaya.

An fara sanar da aiki akan keɓancewar kwamfuta-kwakwalwa a taron Facebook F8 a cikin 2017. Bisa tsarin dogon lokaci na kamfanin, wata rana na'urorin da ba za su iya lalacewa ba za su ba da damar masu amfani da su rubuta kalmomi kawai ta tunanin su. Amma irin wannan fasaha har yanzu tana kan matakin farko, musamman ma da yake muna magana ne game da taɓawa, musaya da ba sa cin zarafi. “Irinsu na fassara abin da ke faruwa a cikin kwakwalwa zuwa ayyukan motsa jiki yana da iyaka. Don manyan damammaki, akwai bukatar a dasa wani abu," in ji Zuckerberg a taron da aka ambata.

Shin mutane za su ƙyale kansu su "dasa wani abu" don haɗawa da mutanen da aka sani da sha'awar da ba ta da tushe bayanan sirri daga facebook? (2) Wataƙila za a sami irin waɗannan mutane, musamman sa’ad da ya ba su wasu talifofin da ba sa son karantawa. A cikin Disamba 2020, Facebook ya gaya wa ma'aikata cewa yana aiki akan kayan aiki don taƙaita bayanai don kada masu amfani su karanta su. A daidai wannan taron, ya gabatar da ƙarin tsare-tsare don firikwensin jijiyoyi don gano tunanin ɗan adam da fassara su cikin ayyuka akan gidan yanar gizon.

2. Kwakwalwa da musaya na Facebook

Menene kwamfutoci masu amfani da kwakwalwa da aka yi dasu?

Ba waɗannan ayyukan ba ne kawai ƙoƙarin ƙirƙira. Haɗin kai na waɗannan duniyoyin ba shine kawai manufar da ake bi ba. Akwai, misali. neuromorphic injiniya, wani yanayi da nufin sake haifar da damar injiniyoyi kwakwalwar mutum, alal misali, dangane da ingancin makamashinsa.

Ana hasashen cewa nan da shekarar 2040, albarkatun makamashi na duniya ba za su iya biyan bukatunmu na kwamfuta ba idan muka tsaya kan fasahar silicon. Sabili da haka, akwai buƙatar gaggawa don haɓaka sababbin tsarin da za su iya sarrafa bayanai da sauri kuma, mafi mahimmanci, karin makamashi yadda ya kamata. Masana kimiyya sun dade da sanin cewa dabarun kwaikwayi na iya zama hanya ɗaya don cimma wannan burin. kwakwalwar mutum.

W kwamfutocin silicon ayyuka daban-daban ana yin su ta hanyar abubuwa na zahiri daban-daban, wanda ke haɓaka lokacin sarrafawa kuma yana haifar da asarar zafi mai yawa. Sabanin haka, na’urorin da ke cikin kwakwalwa suna iya aikawa a lokaci guda kuma su karɓi bayanai ta hanyar babbar hanyar sadarwa wanda ya ninka ƙarfin ƙarfin kwamfutocin mu da suka ci gaba.

Babban fa'idar kwakwalwa akan takwarorinta na silicon shine ikon sarrafa bayanai a layi daya. Kowane nau'in jijiyoyi yana da alaƙa da dubban wasu, kuma dukkansu suna iya aiki azaman abubuwan shigarwa da fitarwa don bayanai. Don samun damar adanawa da sarrafa bayanai, kamar yadda muke yi, ya zama dole don haɓaka kayan aikin jiki waɗanda za su iya canzawa cikin sauri da sauƙi daga yanayin gudanarwa zuwa yanayin rashin tabbas, kamar yadda lamarin yake tare da neurons. 

Bayan 'yan watanni da suka gabata, an buga labarin a cikin mujallar Matter game da nazarin wani abu mai irin waɗannan kaddarorin. Masana kimiyya a Jami'ar Texas A&M sun ƙirƙiri nanowires daga alamar fili β'-CuXV2O5 wanda ke nuna ikon yin murɗawa tsakanin jihohin gudanarwa don amsa canje-canjen yanayin zafi, ƙarfin lantarki, da na yanzu.

Bayan bincike na kusa, an gano cewa wannan ikon yana faruwa ne saboda motsin ions na jan karfe a cikin β'-CuxV2O5, wanda ke haifar da. motsi na lantarki kuma yana canza abubuwan gudanarwa na kayan. Don sarrafa wannan al'amari, ana haifar da motsin wutar lantarki a cikin β'-CuxV2O5, mai kama da wanda ke faruwa lokacin da ƙwayoyin ƙwayoyin cuta suna aika sakonni zuwa juna. Ƙwaƙwalwarmu tana aiki ta hanyar harba wasu ƙananan ƙwayoyin cuta a lokuta masu mahimmanci a jere na musamman. Jerin abubuwan da ke faruwa na jijiyoyi suna haifar da sarrafa bayanai, ko yana tunawa da ƙwaƙwalwar ajiya ko yin aikin motsa jiki. Tsarin tare da β'-CuxV2O5 zai yi aiki iri ɗaya.

Hard Drive a cikin DNA

Wani fannin bincike shine bincike akan ilmin halitta. hanyoyin adana bayanai. Ɗaya daga cikin ra'ayoyin, waɗanda kuma mun bayyana sau da yawa a cikin MT, shine mai zuwa. adana bayanai a cikin DNA, ana la'akari da alƙawarin, ƙaƙƙarfan ƙaƙƙarfan ƙaƙƙarfan matsakaicin matsakaicin ajiya (3). Daga cikin wasu, akwai mafita waɗanda ke ba da damar adana bayanai a cikin kwayoyin halittar sel masu rai.

Nan da shekarar 2025, an kiyasta cewa za a samar da bayanai kusan dari biyar a kowace rana a duniya. Adana su na iya zama da sauri don amfani. fasahar siliki na gargajiya. Yawan bayanai a cikin DNA yana da yuwuwar miliyoyin sau sama da na rumbun kwamfyuta na al'ada. An kiyasta cewa gram ɗaya na DNA zai iya ƙunsar har zuwa gigabytes miliyan 215. Hakanan yana da kwanciyar hankali idan an adana shi da kyau. A cikin 2017, masana kimiyya sun fitar da cikakkiyar kwayar halittar wani nau'in doki da suka mutu da suka rayu shekaru 700 da suka gabata, kuma a bara, an karanta DNA daga wani mammoth da ya rayu shekaru miliyan da suka wuce.

Babban wahala shine samun hanya haɗin yanar gizo dijital duniya i bayanai tare da duniyar biochemical na kwayoyin halitta. A halin yanzu game da DNA kira a cikin dakin gwaje-gwaje, kuma kodayake farashin yana raguwa da sauri, har yanzu aiki ne mai wahala da tsada. Da zarar an haɗa su, dole ne a adana jeri a hankali a cikin vitro har sai sun shirya don sake amfani da su ko kuma za a iya shigar da su cikin sel masu rai ta amfani da fasahar gyara halittar CRISPR.

Masu bincike na Jami'ar Columbia sun nuna sabon tsarin da ke ba da damar juyawa kai tsaye siginar lantarki na dijital cikin bayanan kwayoyin halitta da aka adana a cikin kwayoyin halittu masu rai. Harris Wang, ɗaya daga cikin membobin ƙungiyar Singularity Hub ya ce "Ka yi tunanin rumbun kwamfutar hannu waɗanda za su iya ƙididdigewa da sake daidaitawa ta jiki a ainihin lokacin." "Mun yi imanin matakin farko shine samun damar yin rikodin bayanan binary kai tsaye cikin sel ba tare da buƙatar haɗin DNA na in vitro ba."

Aikin yana dogara ne akan mai rikodin tantanin halitta na CRISPR, wanda Wang A baya an ƙirƙira don ƙwayoyin cuta na E. coli, waɗanda ke gano kasancewar wasu jerin DNA a cikin tantanin halitta kuma suna rubuta wannan siginar a cikin kwayoyin halittar halitta. Tsarin yana da tushen “samfurin firikwensin” na DNA wanda ke amsa wasu siginar halitta. Wang da abokan aikinsa sun daidaita na'urar firikwensin don yin aiki tare da biosensor wanda wata ƙungiya ta haɓaka, wanda hakan ke amsa siginar lantarki. Daga ƙarshe, wannan ya ba da damar masu bincike coding kai tsaye na bayanan dijital a cikin kwayoyin halittar kwayan cuta. Adadin bayanan da tantanin halitta daya ke iya adanawa kadan ne, guda uku ne kawai.

Don haka masana kimiyya sun sami hanyar da za a ɓoye nau'ikan ƙwayoyin cuta 24 daban-daban tare da bayanai guda 3-bit daban-daban a lokaci guda, jimlar 72 bits. Sun yi amfani da shi don ɓoye saƙonnin "Hello duniya!" a cikin kwayoyin cuta. kuma sun nuna cewa ta hanyar ba da odar yawan jama'a da yin amfani da na'urar tantancewa ta musamman, za su iya karanta saƙon da daidaiton kashi 98 cikin ɗari. 

Babu shakka, 72 bits yayi nisa daga iya aiki. taro ajiya na zamani hard drives. Duk da haka, masana kimiyya sun yi imanin cewa za a iya ƙaddamar da maganin da sauri. Ajiye bayanai a cikin sel yana da, a cewar masana kimiyya, mai rahusa fiye da sauran hanyoyin coding a cikin kwayoyin halittasaboda kawai kuna iya haɓaka ƙarin ƙwayoyin sel maimakon shiga cikin hadadden DNA na wucin gadi. Kwayoyin kuma suna da ikon kare DNA daga lalacewar muhalli. Sun nuna hakan ta hanyar ƙara ƙwayoyin E. coli zuwa ƙasan tukunyar da ba ta da tsabta sannan kuma a dogara da su fitar da duk saƙon mai rahusa 52 daga gare su ta hanyar tsara al'ummomin ƙasan da ke da alaƙa. Masana kimiyya sun kuma fara tsara DNA na sel ta yadda za su iya yin aiki na hankali da ƙwaƙwalwa.

4. Hange na juzu'i na ɗan adam a matsayin mataki na gaba na juyin halitta

hadewa injiniyan kwamfuta i sadarwa yana da alaƙa da ƙarfi tare da ra'ayi na "singularism" na transhumanist da sauran masu son gaba suma suka annabta (4). Kwakwalwa-inji musaya, roba neurons, ajiya na genomic data - duk wannan na iya ci gaba a cikin wannan shugabanci. Matsala ɗaya ce kawai - waɗannan su ne duk hanyoyin da gwaje-gwaje a farkon matakin bincike. Don haka masu tsoron wannan gaba su huta lafiya, kuma masu sha'awar hada kan injina da na'ura su huta.