La tecnologia digital està una mica més a prop de la biologia, l'ADN i el cervell

Elon Musk assegura que en un futur proper la gent podrà crear una interfície cervell-ordinador completa. Mentrestant, escoltem de tant en tant els seus experiments amb animals, primer amb porcs, i més recentment amb micos. La idea que Musk s'aconseguirà i pugui implantar un terminal de comunicació al cap d'una persona fascina a alguns, espanta a altres.

No només està treballant en un nou Musk. Científics del Regne Unit, Suïssa, Alemanya i Itàlia van anunciar recentment els resultats d'un projecte que s'ha combinat neurones artificials amb naturals (un). Tot això es fa a través d'Internet, que permet que les neurones biològiques i de "silici" es comuniquin entre elles. L'experiment va implicar el creixement de neurones en rates, que després es van utilitzar per a la senyalització. Líder del grup Stefano Vassanelli va informar que els científics per primera vegada van aconseguir demostrar que les neurones artificials col·locades en un xip es poden connectar directament amb les biològiques.

Els investigadors volen treure profit xarxes neuronals artificials restablir el bon funcionament de les zones danyades del cervell. Un cop implantades en un implant especial, les neurones actuaran com una mena de pròtesis que s'adaptaran a les condicions naturals del cervell. Podeu llegir més sobre el projecte en si en un article a Informes científics.

Facebook vol entrar al teu cervell

Els que tenen por d'aquesta nova tecnologia poden tenir raó, sobretot quan escoltem que, per exemple, ens agradaria triar el "contingut" del nostre cervell. En un esdeveniment celebrat l'octubre de 2019 pel centre d'investigació Chan Zuckerberg BioHub, recolzat per Facebook, va parlar sobre les esperances de dispositius portàtils controlats pel cervell que substituirien el ratolí i el teclat. "L'objectiu és poder controlar objectes en realitat virtual o augmentada amb els vostres pensaments", va dir Zuckerberg, citat per CNBC. Facebook va comprar CTRL-labs, una startup que desenvolupa sistemes d'interfície cervell-ordinador, per gairebé mil milions de dòlars.

El treball sobre la interfície cervell-ordinador es va anunciar per primera vegada a la conferència F8 de Facebook el 2017. Segons el pla a llarg termini de la companyia, un dia els dispositius portàtils no invasius permetran als usuaris escriure paraules només pensant-les. Però aquest tipus de tecnologia encara es troba en una fase molt inicial, sobretot perquè estem parlant d'interfícies tàctils i no invasives. "La seva capacitat per traduir el que està passant al cervell en activitat motora és limitada. Per a grans oportunitats, cal implantar alguna cosa", va dir Zuckerberg a la reunió esmentada.

Es permetrà la gent "implantar alguna cosa" per connectar amb persones conegudes pel seu apetit desenfrenat? dades privades de facebook? (2) Potser es trobaran aquestes persones, sobretot quan els ofereix retalls d'articles que no volen llegir. El desembre del 2020, Facebook va dir als empleats que estava treballant en una eina per resumir la informació perquè els usuaris no l'haguessin de llegir. En la mateixa reunió, va presentar més plans per a un sensor neuronal per detectar pensaments humans i traduir-los en accions al lloc web.

2. El cervell i les interfícies de Facebook

De què estan fets els ordinadors eficients per al cervell?

Aquests projectes no són els únics esforços que es crearan. La mera connexió d'aquests mons no és l'únic objectiu perseguit. N'hi ha, per exemple. enginyeria neuromòrfica, una tendència destinada a recrear les capacitats de les màquines cervell humà, per exemple, pel que fa a la seva eficiència energètica.

Es preveu que l'any 2040, els recursos energètics globals no seran capaços de satisfer les nostres necessitats informàtiques si ens atenem a les tecnologies de silici. Per tant, hi ha una necessitat urgent de desenvolupar nous sistemes que puguin processar les dades amb més rapidesa i, el més important, amb més eficiència energètica. Els científics saben des de fa temps que les tècniques de mimetisme poden ser una manera d'aconseguir aquest objectiu. cervell humà.

W ordinadors de silici diferents objectes físics realitzen diferents funcions, la qual cosa augmenta el temps de processament i provoca grans pèrdues de calor. En canvi, les neurones del cervell poden enviar i rebre informació simultàniament a través d'una vasta xarxa a deu vegades la tensió dels nostres ordinadors més avançats.

El principal avantatge del cervell respecte als seus homòlegs de silici és la seva capacitat de processar dades en paral·lel. Cadascuna de les neurones està connectada a milers d'altres, i totes poden actuar com a entrades i sortides de dades. Per poder emmagatzemar i processar la informació, com fem nosaltres, és necessari desenvolupar materials físics que puguin passar de manera ràpida i suau d'un estat de conducció a un estat d'impredictibilitat, com és el cas de les neurones. 

Fa uns mesos es va publicar un article a la revista Matter sobre l'estudi d'un material amb aquestes propietats. Científics de la Texas A&M University han creat nanocables a partir del símbol compost β'-CuXV2O5 que demostren la capacitat d'oscil·lar entre estats de conducció en resposta als canvis de temperatura, voltatge i corrent.

Després d'un examen més atent, es va trobar que aquesta capacitat es deu al moviment dels ions de coure al llarg de β'-CuxV2O5, que provoca moviment d'electrons i canvia les propietats conductores del material. Per controlar aquest fenomen, es genera un impuls elèctric en β'-CuxV2O5, molt semblant al que es produeix quan les neurones biològiques s'envien senyals entre elles. El nostre cervell funciona activant determinades neurones en moments clau en una seqüència única. Una seqüència d'esdeveniments neuronals condueix al processament de la informació, ja sigui recordant un record o realitzant una activitat física. L'esquema amb β'-CuxV2O5 funcionarà de la mateixa manera.

Disc dur a l'ADN

Una altra àrea d'investigació és la investigació basada en la biologia. mètodes d'emmagatzematge de dades. Una de les idees, que també hem descrit moltes vegades a MT, és la següent. emmagatzematge de dades a l'ADN, es considera un mitjà d'emmagatzematge prometedor, extremadament compacte i estable (3). Entre d'altres, hi ha solucions que permeten emmagatzemar dades en els genomes de cèl·lules vives.

L'any 2025, s'estima que es produiran gairebé cinc-cents exabytes de dades cada dia a tot el món. Emmagatzemar-los pot ser ràpidament poc pràctic d'utilitzar. tecnologia tradicional de silici. La densitat d'informació a l'ADN és potencialment milions de vegades superior a la dels discs durs convencionals. S'estima que un gram d'ADN pot contenir fins a 215 milions de gigabytes. També és molt estable quan s'emmagatzema correctament. El 2017, els científics van extreure el genoma complet d'una espècie de cavall extinta que va viure fa 700 anys, i l'any passat es va llegir l'ADN d'un mamut que va viure fa un milió d'anys.

La principal dificultat és trobar una manera connexió món digital i dades amb el món bioquímic dels gens. Actualment es tracta de síntesi d'ADN al laboratori, i tot i que els costos estan baixant ràpidament, encara és una tasca difícil i costosa. Un cop sintetitzades, les seqüències s'han d'emmagatzemar acuradament in vitro fins que estiguin a punt per a la seva reutilització o es puguin introduir en cèl·lules vives mitjançant la tecnologia d'edició de gens CRISPR.

Els investigadors de la Universitat de Columbia han demostrat un nou enfocament que permet la conversió directa senyals electrònics digitals a les dades genètiques emmagatzemades en els genomes de les cèl·lules vives. "Imagineu discs durs cel·lulars que es puguin calcular i reconfigurar físicament en temps real", va dir Harris Wang, un dels membres de l'equip de Singularity Hub. "Creiem que el primer pas és poder codificar directament dades binàries a les cèl·lules sense necessitat de síntesi d'ADN in vitro".

El treball es basa en un gravador cel·lular basat en CRISPR, que Wang desenvolupat prèviament per al bacteri E. coli, que detecta la presència de determinades seqüències d'ADN a l'interior de la cèl·lula i registra aquest senyal en el genoma de l'organisme. El sistema té un "mòdul sensor" basat en ADN que respon a determinats senyals biològics. Wang i els seus col·legues van adaptar el mòdul del sensor per treballar amb un biosensor desenvolupat per un altre equip, que al seu torn respon als senyals elèctrics. En definitiva, això va permetre als investigadors codificació directa de la informació digital en el genoma bacterià. La quantitat de dades que pot emmagatzemar una cel·la és bastant petita, només tres bits.

Així, els científics van trobar una manera de codificar 24 poblacions bacterianes diferents amb diferents peces de dades de 3 bits al mateix temps, per a un total de 72 bits. El van utilitzar per codificar missatges "Hola món!". en bacteris. i va demostrar que ordenant la població agrupada i utilitzant un classificador especialment dissenyat, podien llegir el missatge amb un 98 per cent de precisió. 

Òbviament, 72 bits està lluny de la capacitat. emmagatzematge massiu discs durs moderns. Tanmateix, els científics creuen que la solució es pot escalar ràpidament. Emmagatzematge de dades a les cel·les és, segons els científics, molt més barat que altres mètodes codificació en gensperquè només podeu fer créixer més cèl·lules en lloc de passar per una complicada síntesi artificial d'ADN. Les cèl·lules també tenen la capacitat natural de protegir l'ADN dels danys ambientals. Ho van demostrar afegint cèl·lules d'E. coli a terra de test no esterilitzada i després extreure'n de manera fiable tot el missatge de 52 bits mitjançant la seqüenciació de la comunitat microbiana associada al sòl. Els científics també han començat a dissenyar l'ADN de les cèl·lules perquè puguin realitzar operacions lògiques i de memòria.

4. Visió de la singularitat transhumanista com la següent etapa de l'evolució

integració Tècnic informàtic i telecomunicacions està fortament associat a les nocions d'una "singularitat" transhumanista predita per altres futuristes també (4). Interfícies cervell-màquina, neurones sintètiques, emmagatzematge de dades genòmiques: tot això es pot desenvolupar en aquesta direcció. Només hi ha un problema: aquests són tots els mètodes i experiments en la fase inicial de la investigació. Així, els que temen aquest futur haurien de descansar en pau, i els entusiastes de la integració home-màquina haurien de refrescar-se.