دراسات وابحاث
شركة سويسرية ناشئة تربط بين 16 عقلًا بشريًا صغيرًا لإنشاء “كمبيوتر حيوي”
شركة سويسرية ناشئة تربط بين 16 عقلًا بشريًا صغيرًا لإنشاء “كمبيوتر حيوي”
مصر:إيهاب محمد زايد
شركة سويسرية ناشئة تربط بين 16 عقلًا بشريًا صغيرًا لإنشاء “كمبيوتر حيوي” منخفض الطاقة
يتنافس علماء الكمبيوتر منذ عقود على محاكاة الدماغ البشري، وتكرار شبكاته العصبية لبناء ذكاء اصطناعي يتمتع بقدرة معالجة معززة.
لكن كلما أصبحت تلك الشبكات العصبية الاصطناعية أكثر تطورا، كلما أصبحت أكثر قوة، وكلما زاد اعتمادنا عليها، كلما زاد استهلاكها للطاقة. وفي بعض الأحيان يكون التصميم الأصلي للطبيعة أفضل في بعض النواحي.
في أحدث دليل على كفاءات الطبيعة، أطلقت شركة سويسرية ناشئة للتو “حاسوبًا حيويًا” يتصل بخلايا الدماغ الحية النابضة، ونتيجة لذلك، يستخدم طاقة أقل بكثير من أجهزة الكمبيوتر التقليدية المعتمدة على البت، وفقًا لصانعيه. .
بدلاً من مجرد دمج المفاهيم البيولوجية في الحوسبة، تقوم منصة FinalSpark عبر الإنترنت “بالنقر” على مجموعات كروية من خلايا الدماغ البشرية المزروعة في المختبر والتي تسمى العضويات. تم وضع ما مجموعه 16 عضويًا ضمن أربع صفائف تتصل بثمانية أقطاب كهربائية لكل منها ونظام ميكروفلويديك يوفر الماء والمواد المغذية للخلايا.
يستخدم هذا النهج، المعروف باسم حوسبة البرامج الرطبة، في هذه الحالة قدرات الباحثين على زراعة الأعضاء العضوية في المختبر، وهي تقنية جديدة إلى حد ما تسمح للعلماء بدراسة ما هو في الأساس نسخ طبق الأصل صغيرة من الأعضاء الفردية.
يأتي ظهور الكائنات العضوية كتقنية بحثية شائعة في وقت شهدت فيه الشبكات العصبية الاصطناعية، التي تدعم نماذج لغوية كبيرة مثل Chat GPT، انفجارًا كبيرًا في الاستخدام وقوة المعالجة.
يدعي FinalSpark أن ما يسمى بالمعالجات الحيوية مثل نظام واجهة الدماغ والآلة الذي يقومون بتطويره “يستهلك طاقة أقل بمليون مرة من المعالجات الرقمية التقليدية”.
صور لمجموعات من خلايا الدماغ المزروعة في أطباق المختبر، وتشكل كتلًا كروية تسمى العضيات.
تتجمع خلايا الدماغ معًا لتشكل عضويات، والتي يتم وضعها في مصفوفات متصلة بأقطاب كهربائية. (الأردن وآخرون، حدود الذكاء الاصطناعي، 2024)
على الرغم من أننا لا نملك أي أرقام حول نظامهم المحدد، أو استخدام الطاقة، أو قوة المعالجة، يقول فريق البحث في FinalSpark أن تدريب نموذج لغة واحد كبير مثل GPT-3، وهو مقدمة لـ GPT-4، يتطلب 10 جيجاوات ساعة أو حوالي 6000 مرة من الطاقة التي يستخدمها مواطن أوروبي واحد في السنة.
وفي الوقت نفسه، يقوم الدماغ البشري بتشغيل 86 مليار خلية عصبية باستخدام جزء صغير فقط من تلك الطاقة: فقط 0.3 كيلو واط في الساعة يوميًا.
وتشير اتجاهات التكنولوجيا أيضا إلى أن صناعة الذكاء الاصطناعي المزدهرة سوف تستهلك 3.5% من الكهرباء العالمية بحلول عام 2030. وبالفعل، فإن صناعة تكنولوجيا المعلومات ككل مسؤولة عن حوالي 2% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية.
من الواضح أنه أصبح من الضروري بشكل متزايد إيجاد طرق لجعل الحوسبة أكثر كفاءة في استخدام الطاقة، ويعد التآزر بين شبكات خلايا الدماغ ودوائر الحوسبة بمثابة توازي واضح للاستكشاف.
إن FinalSpark ليست الشركة الأولى التي تحاول ربط المجسات بالأنظمة البيولوجية، أو تحاول برمجة الشبكات العصبية بشكل موثوق بحيث تؤدي وظائف إدخال وإخراج محددة عند الطلب.
في عام 2023، قام باحثون في الولايات المتحدة ببناء معالج حيوي يربط أجهزة الكمبيوتر بالعضويات الدماغية، وتعلم النظام التعرف على أنماط الكلام.
“على مدى السنوات الثلاث الماضية، تم استخدام النظام العصبي مع أكثر من 1000 عضوي دماغي، مما أتاح جمع أكثر من 18 تيرابايت من البيانات”، كما كتب فريد جوردان، المؤسس المشارك لـ FinalSpark، وزملاؤه في بحثهم المنشور، والذي خضع لمراجعة النظراء. كغيرها من الدراسات العلمية.
في حين أن الهدف النهائي قد يكون أساليب حوسبة جديدة موفرة للطاقة، إلا أنه في الوقت الحالي يتم استخدام النظام لتمكين الباحثين من إجراء تجارب مطولة على عضويات الدماغ، تمامًا مثل سابقاتها.
ومع ذلك، هناك بعض التحسينات: يقول فريق FinalSpark أن الباحثين يمكنهم الاتصال بنظامه عن بعد، ويمكن الحفاظ على الأدمغة الصغيرة لمدة تصل إلى 100 يوم، ويتم قياس نشاطها الكهربائي على مدار الساعة.
وكتب جوردان وزملاؤه: “حاليًا في عام 2024، أصبح النظام متاحًا مجانًا للأغراض البحثية، وقد بدأت العديد من المجموعات البحثية في استخدامه في تجاربهم”.
ويخلص الفريق إلى أنه “في المستقبل، نخطط لتوسيع قدرات منصتنا لإدارة نطاق أوسع من البروتوكولات التجريبية ذات الصلة بحوسبة البرامج الرطبة”، مثل حقن الجزيئات والأدوية في الأعضاء العضوية للاختبار.
وأيًا كانت الطريقة التي يسير بها هذا الأمر، سواء كان ذلك لمساعدة الحوسبة أو الأبحاث العضوية، فسيكون من المثير رؤية ما يمكن للباحثين تحقيقه.
صورة لخلايا شفافة متصلة بأقطاب كهربائية نحاسية اللون.
المعالج الحيوي مزود بثمانية أقطاب كهربائية متصلة بأربع مصفوفات تحتوي كل منها على مجموعة من خلايا الدماغ. (الأردن وآخرون، حدود الذكاء الاصطناعي، 2024)
وقد نشرت الدراسة في مجلة Frontiers in Artificial Intelligence.
