A tecnulugia digitale hè un pocu più vicinu à a biologia, l'ADN è u cervellu

Elon Musk assicura chì in un futuru vicinu a ghjente hà da pudè creà una interfaccia di u cervellu-computer cumpleta. Intantu, avemu intesu di tantu in tantu i so esperimenti nantu à l'animali, prima nantu à i porchi, è più recentemente nantu à e scimmie. L'idea chì Musk hà da ottene u so modu è puderà implantà un terminal di cumunicazione in a testa di una persona fascina alcuni, spaventa à l'altri.

Ùn hè micca solu travagliatu nantu à una nova Muskulu. I scientisti di u Regnu Unitu, a Svizzera, a Germania è l'Italia anu annunziatu pocu i risultati di un prughjettu chì hà cumminatu neuroni artificiali cù naturali (unu). Tuttu chistu hè fattu per l'Internet, chì permette à i neuroni biologichi è "siliconi" di cumunicà cù l'altri. L'esperimentu implicava a crescita di neuroni in i rati, chì sò stati tandu utilizati per signalà. Capu di u gruppu Stefanu Vassanelli informatu chì i scientisti per a prima volta hà sappiutu dimustrà chì i neuroni artificiali posti nantu à un chip ponu esse direttamente cunnessi cù quelli biologichi.

I ricercatori volenu prufittà reti neurali artificiali ristabilisce u funziunamentu propiu di e zone danate di u cervellu. Una volta implantati in un implantu speciale, i neuroni agiranu cum'è una spezia di protesi chì si adattanu à e cundizioni naturali di u cervellu. Pudete leghje più nantu à u prugettu stessu in un articulu in Scientific Reports.

Facebook vole entre in u vostru cervellu

Quelli chì anu a paura di una tale tecnulugia nova pò esse ghjustu, soprattuttu quandu avemu intesu chì, per esempiu, vulemu sceglie u "cuntenutu" di u nostru cervellu. In un avvenimentu tenutu in uttrovi 2019 da u centru di ricerca sustinutu da Facebook Chan Zuckerberg BioHub, hà parlatu di speranze per i dispositi portatili cuntrullati da u cervellu chì rimpiazzà u mouse è u teclatu. "U scopu hè di pudè cuntrullà l'uggetti in a realtà virtuale o aumentata cù i vostri pinsamenti", disse Zuckerberg, citatu da CNBC. Facebook hà compru CTRL-labs, una startup chì sviluppa sistemi di interfaccia cervellu-computer, per quasi un miliardo di dollari.

U travagliu nantu à l'interfaccia cervellu-computer hè statu annunziatu per a prima volta in a cunferenza Facebook F8 in 2017. Sicondu u pianu à longu andà di a cumpagnia, un ghjornu i dispositi portabili non invasivi permettenu à l'utilizatori di scrivi e parolle solu pinsendu. Ma stu tipu di tecnulugia hè sempre in un stadiu assai precoce, soprattuttu chì avemu parlatu di interfacce touch, non-invasive. "A so capacità di traduce ciò chì succede in u cervellu in attività mutore hè limitata. Per grandi opportunità, qualcosa deve esse impiantatu ", disse Zuckerberg in a riunione citata.

A ghjente permetterà di "implantà qualcosa" per cunnetta cù e persone cunnisciute per u so appetitu sfrenatu dati privati ​​​​da facebook? (2) Forse tali persone si trovanu, soprattuttu quandu li offre tagli d'articuli chì ùn volenu micca leghje. In dicembre 2020, Facebook hà dettu à l'impiegati chì travagliava nantu à un strumentu per sintetizà l'infurmazioni per chì l'utilizatori ùn anu micca bisognu di leghje. À a listessa riunione, hà prisentatu più piani per un sensoru neurale per detectà i pinsamenti umani è traduce in azzione nantu à u situ web.

2. U cervellu è interfaccia di Facebook

Di chì sò fatti l'urdinatori efficienti per u cervellu?

Questi prughjetti ùn sò micca solu sforzi per esse creati. A mera cunnessione di sti mondi ùn hè micca u solu scopu perseguitu. Ci sò, per esempiu. ingegneria neuromorfica, una tendenza destinata à ricreà e capacità di e macchine cervellu umanu, per esempiu, in quantu à a so efficienza energetica.

Hè previstu chì da u 2040, e risorse energetiche glubale ùn saranu micca capaci di risponde à i nostri bisogni di l'informatica s'ellu ci ferma à e tecnulugia di siliciu. Per quessa, ci hè un bisognu urgente di sviluppà novi sistemi chì ponu processà e dati più veloce è, più impurtante, più efficienza energetica. I scientisti anu da longu sapè chì e tecniche di mimica pò esse una manera di ottene stu scopu. cervellu umanu.

W computer di silicio diverse funzioni sò realizati da diverse ogetti fisichi, chì aumenta u tempu di trasfurmazioni è provoca enormi perdite di calore. In cuntrastu, i neuroni in u cervellu ponu simultaneamente invià è riceve infurmazioni nantu à una vasta reta à dece volte a tensione di i nostri computer più avanzati.

U vantaghju principalu di u cervellu nantu à i so omologhi di siliciu hè a so capacità di processà e dati in parallelu. Ognunu di i neuroni hè cunnessu à millaie d'altri, è tutti ponu agisce cum'è inputs è outputs per i dati. Per pudè almacenà è processà l'infurmazioni, cum'è noi, hè necessariu di sviluppà materiali fisichi chì ponu transizione rapida è liscia da un statu di cunduzzione à un statu di imprevisibilità, cum'è u casu cù i neuroni. 

Uni pochi mesi fà, un articulu hè statu publicatu in a rivista Matter nantu à u studiu di un materiale cù tali proprietà. I scientisti di l'Università Texas A&M anu creatu nanofili da u simbulu cumpostu β'-CuXV2O5 chì dimustranu a capacità di oscillate trà stati di cunduzzione in risposta à i cambiamenti di temperatura, voltage è currente.

Dopu un esame più attentu, hè statu truvatu chì sta capacità hè duvuta à u muvimentu di ioni di cobre in u β'-CuxV2O5, chì provoca muvimentu elettroni è cambia i pruprietà conduttivi di u materiale. Per cuntrullà stu fenominu, un impulsu elettricu hè generatu in β'-CuxV2O5, assai simili à quellu chì si trova quandu i neuroni biologichi mandanu signali à l'altri. U nostru cervellu funziona sparendu certi neuroni in i tempi chjave in una sequenza unica. Una sequenza di avvenimenti neurali porta à u processu di l'infurmazioni, sia per ricurdà una memoria o per fà una attività fisica. U schema cù β'-CuxV2O5 hà da travaglià a listessa manera.

Un discu duru in DNA

Un altru settore di ricerca hè a ricerca basata nantu à a biologia. metudi di almacenamentu di dati. Una di l'idee, chì avemu ancu descrittu parechje volte in MT, hè a seguente. almacenamiento di dati in DNA, hè cunsideratu un mediu d'almacenamiento prometente, estremamente compactu è stabile (3). Frà altri, ci sò suluzioni chì permettenu almacenà dati in i genomi di e cellule viventi.

Da u 2025, hè stimatu chì quasi cinque centu exabyte di dati seranu pruduciutu ogni ghjornu in u mondu sanu. U almacenamentu pò diventà rapidamente impraticabile à aduprà. tecnulugia tradiziunale di silicone. A densità di l'infurmazioni in l'ADN hè potenzialmente milioni di volte più altu ch'è quellu di i discu duru convenzionali. Hè stimatu chì un grammu di DNA pò cuntene sin'à 215 milioni di gigabyte. Hè ancu assai stabile quandu hè guardatu bè. In u 2017, i scientisti estrattianu u genoma cumpletu di una spezia di cavalli estinta chì campava 700 XNUMX anni fà, è l'annu passatu, l'ADN hè statu lettu da un mammut chì campava un milione d'anni fà.

A difficultà principale hè di truvà un modu cumpostu mondu digitale i dati cù u mondu biochimicu di i geni. Hè attualmente circa sintesi di DNA in u labburatoriu, è ancu s'è i costi cadenu rapidamente, hè sempre un compitu difficiule è caru. Una volta sintetizzate, e sequenze devenu esse guardate currettamente in vitro finu à ch'elli sò pronti per a reutilizazione o ponu esse introdutte in cellule viventi cù a tecnulugia di editazione di geni CRISPR.

I circadori di l'Università di Columbia anu dimustratu un novu approcciu chì permette a cunversione diretta signali elettroni digitali in i dati genetichi almacenati in i genomi di e cellule viventi. "Imaginate i discu duru cellulari chì ponu calculà è ricunfigurate fisicamente in tempu reale", disse Harris Wang, unu di i membri di a squadra di Singularity Hub. "Credemu chì u primu passu hè di pudè codificà direttamente dati binari in e cellule senza a necessità di sintesi di DNA in vitro".

U travagliu hè basatu annantu à un registratore di cellula basatu in CRISPR, chì Wang sviluppatu prima per a bacteria E. coli, chì rileva a prisenza di certe sequenze di DNA in a cellula è registra stu signalu in u genoma di l'organismu. U sistema hà un "modulu di sensori" basatu in DNA chì risponde à certi signali biologichi. Wang è i so culleghi anu adattatu u modulu di sensoru per travaglià cù un biosensore sviluppatu da un altru squadra, chì à u turnu risponde à i signali elettrici. In ultimamente, questu hà permessu à i circadori codificazione diretta di l'infurmazioni digitale in u genoma bacterial. A quantità di dati chì una cellula pò almacenà hè abbastanza chjuca, solu trè bits.

Allora i scientisti anu truvatu un modu per codificà 24 pupulazioni batteriche distinte cù diversi pezzi di dati di 3 bit à u stessu tempu, per un totale di 72 bit. L'anu utilizatu per codificà i missaghji "Hello world!". in batteri. è hà dimustratu chì urdinendu a pupulazione cumminata è aduprendu un classificatore apposta, puderanu leghje u messagiu cù una precisione di 98 per centu. 

Ovviamente, 72 bits hè luntanu da a capacità. almacenamiento di massa discu duru muderni. Tuttavia, i scientisti credi chì a suluzione pò esse scalata rapidamente. Almacenamiento di dati in cellule hè, sicondu i scientisti, assai più prezzu di l'altri metudi codificazione in i geniperchè pudete fà cresce più cellule invece di passà per una sintesi di DNA artificiale complicata. E cellule anu ancu una capacità naturali di prutezzione di l'ADN da danni ambientali. Anu dimustratu questu aghjustendu e cellule di E. coli à a terra di potting non sterilizzata è poi estrattendu in modu affidabile u missaghju tutale di 52-bit da elli sequencing a cumunità microbica assuciata à u tarritoriu. I scientisti anu ancu cuminciatu à disignà l'ADN di e cellule in modu chì ponu fà operazioni logiche è di memoria.

4. Visione di a singularità transhumanista cum'è u prossimu stadiu di l'evoluzione

integrazione tecnicu informaticu i telecomunicazioni hè fortemente assuciatu cù nozioni di una "singularità" transhumanista prevista ancu da altri futuristi (4). Interfacce brain-machine, neuroni sintetici, almacenamiento di dati genomicu - tuttu questu pò sviluppà in questa direzzione. Ci hè solu un prublema - sò tutti i metudi è esperimenti in a prima fase di ricerca. Allora quelli chì teme stu avvene duveranu riposu in pace, è i dilettanti di l'integrazione umanu-macchina anu da rinfriscà.