يتسابق العلماء لصنع أجهزة كمبيوتر “حية” تعمل بالخلايا البشرية

ربما تعود جذور هذه الفكرة إلى الخيال العلمي، لكن عددًا صغيرًا من الباحثين يحرزون تقدمًا حقيقيًا في محاولة إنشاء أجهزة كمبيوتر من الخلايا الحية.

مرحبًا بكم في عالم الحوسبة الحيوية الغريب.

ومن بين أولئك الذين يقودون الطريق مجموعة من العلماء في سويسرا، الذين ذهبت للقاء بهم.

ويأملون أن نتمكن يومًا ما من رؤية مراكز البيانات مليئة بالخوادم “الحية” التي تحاكي جوانب كيفية تعلم الذكاء الاصطناعي – ويمكنها استخدام جزء صغير من طاقة الأساليب الحالية.

هذه هي رؤية الدكتور فريد جوردان، المؤسس المشارك لمختبر FinalSpark الذي قمت بزيارته.

لقد اعتدنا جميعًا على أفكار الأجهزة والبرامج الموجودة في أجهزة الكمبيوتر التي نستخدمها حاليًا.

إن المصطلح المثير للدهشة إلى حد ما الذي يستخدمه الدكتور جوردان وآخرون في هذا المجال للإشارة إلى ما يقومون بإنشائه هو “الأدوات الرطبة”.

بعبارات بسيطة، يتضمن إنشاء خلايا عصبية يتم تطويرها إلى مجموعات تسمى الأعضاء العضوية، والتي بدورها يمكن ربطها بأقطاب كهربائية – وعند هذه النقطة يمكن أن تبدأ عملية محاولة استخدامها مثل أجهزة الكمبيوتر الصغيرة.

يعترف الدكتور جوردان أنه بالنسبة للعديد من الأشخاص، ربما يكون مفهوم الحوسبة الحيوية غريبًا بعض الشيء.

وقال: «في الخيال العلمي، كان الناس يعيشون مع هذه الأفكار لفترة طويلة.

“عندما تبدأ بالقول، “سأستخدم خلية عصبية مثل آلة صغيرة”، فإن ذلك يمثل رؤية مختلفة لعقلنا ويجعلك تتساءل عن هويتنا.”

بالنسبة لشركة FinalSpark، تبدأ العملية بالخلايا الجذعية المشتقة من خلايا الجلد البشرية، والتي يشترونها من عيادة في اليابان. المانحون الفعليون مجهولون.

ولكن ربما من المدهش أنهم لا يفتقرون إلى العروض.

وأضاف: “لدينا الكثير من الأشخاص الذين يقتربون منا”.

“لكننا نختار فقط الخلايا الجذعية القادمة من الموردين الرسميين، لأن جودة الخلايا ضرورية.”

في المختبر، سلمتني عالمة الأحياء الخلوية في FinalSpark، الدكتورة فلورا بروزي، طبقًا يحتوي على العديد من الأجرام السماوية البيضاء الصغيرة.

كل كرة صغيرة هي في الأساس دماغ صغير صغير تم إنتاجه في المختبر، ومصنوع من خلايا جذعية حية تم استزراعها لتصبح مجموعات من الخلايا العصبية والخلايا الداعمة – هذه هي “العضويات”.

إنها ليست قريبة من تعقيد الدماغ البشري، لكن لديها نفس وحدات البناء.

وبعد الخضوع لعملية يمكن أن تستمر لعدة أشهر، تصبح الأعضاء العضوية جاهزة للربط بقطب كهربائي ثم يُطلب منها الاستجابة لأوامر لوحة المفاتيح البسيطة.

وهي وسيلة لإرسال واستقبال الإشارات الكهربائية، مع تسجيل النتائج على جهاز كمبيوتر عادي متصل بالنظام.

إنه اختبار بسيط: تضغط على مفتاح يرسل إشارة كهربائية عبر الأقطاب الكهربائية، وإذا كان يعمل (لا يعمل دائمًا) يمكنك رؤية قفزة صغيرة من النشاط على الشاشة استجابةً لذلك.

ما يتم عرضه هو رسم بياني متحرك يشبه إلى حد ما مخطط كهربية الدماغ (EEG).

أضغط على المفتاح عدة مرات في تتابع سريع، وتتوقف الاستجابات فجأة. ثم هناك انفجار قصير ومميز للطاقة على الرسم البياني.

عندما سألت عما حدث، قال الدكتور جوردان أن هناك الكثير مما لا يفهمونه بعد حول ما تفعله الكائنات العضوية ولماذا. ربما أزعجتهم.

تعد التحفيزات الكهربائية خطوات أولى مهمة نحو تحقيق الهدف الأكبر للفريق المتمثل في تحفيز التعلم في الخلايا العصبية للكمبيوتر الحيوي حتى يتمكنوا في النهاية من التكيف لأداء المهام.

وقال: “بالنسبة للذكاء الاصطناعي، الأمر دائمًا هو نفس الشيء”.

“أنت تعطي بعض المدخلات، وتريد بعض المخرجات التي يتم استخدامها.

وأوضح قائلاً: “على سبيل المثال، إذا قمت بإعطاء صورة قطة، فأنت تريد أن يقول الناتج ما إذا كانت قطة”.

يعد الحفاظ على تشغيل جهاز كمبيوتر عادي أمرًا بسيطًا – فهو يحتاج فقط إلى مصدر طاقة – ولكن ماذا يحدث مع أجهزة الكمبيوتر الحيوية؟

إنه سؤال لا يملك العلماء إجابة عليه بعد.

يقول سايمون شولتز، أستاذ التكنولوجيا العصبية ومدير مركز التكنولوجيا العصبية في إمبريال كوليدج لندن: “لا تحتوي الكائنات العضوية على أوعية دموية”.

“يحتوي الدماغ البشري على أوعية دموية تتخلله على مستويات متعددة وتوفر العناصر الغذائية اللازمة للحفاظ على عمله بشكل جيد.

“نحن لا نعرف حتى الآن كيفية صنعها بشكل صحيح. لذلك هذا هو التحدي الأكبر المستمر.”

هناك شيء واحد مؤكد بالرغم من ذلك. عندما نتحدث عن موت جهاز كمبيوتر، مع “البرامج الرطبة” فهذا هو الحال حرفيًا.

أحرزت شركة FinalSpark بعض التقدم في السنوات الأربع الماضية: حيث يمكن الآن للعضويات الخاصة بها البقاء على قيد الحياة لمدة تصل إلى أربعة أشهر.

ولكن هناك بعض النتائج المخيفة المرتبطة بزوالهم في نهاية المطاف.

في بعض الأحيان يلاحظون موجة من النشاط من الأعضاء العضوية قبل وفاتهم – على غرار زيادة معدل ضربات القلب ونشاط الدماغ الذي لوحظ لدى بعض البشر في نهاية العمر.

“كانت هناك بعض الأحداث التي شهدنا فيها زيادة سريعة جدًا في النشاط في الدقائق الأخيرة أو العشر ثواني فقط [of life]”قال الدكتور جوردان.

“أعتقد أننا سجلنا حوالي 1000 أو 2000 من هذه الوفيات الفردية خلال السنوات الخمس الماضية.”

وقال: “إنه أمر محزن لأنه يتعين علينا إيقاف التجربة، وفهم سبب وفاته، ثم نقوم بذلك مرة أخرى”.

ويتفق البروفيسور شولتز مع هذا النهج غير العاطفي

وقال: “لا ينبغي لنا أن نخاف منهم، فهي مجرد أجهزة كمبيوتر مصنوعة من ركيزة مختلفة من مادة مختلفة”.

إن FinalSpark ليسا العلماء الوحيدين الذين يعملون في مجال الحوسبة الحيوية.

أعلنت شركة Cortical Labs الأسترالية في عام 2022 أنها تمكنت من الحصول على خلايا عصبية اصطناعية للعب لعبة الكمبيوتر المبكرة Pong.

وفي الولايات المتحدة، يقوم الباحثون في جامعة جونز هوبكنز أيضاً ببناء “أدمغة صغيرة” لدراسة كيفية معالجة المعلومات – ولكن في سياق تطوير الأدوية لعلاج الحالات العصبية مثل مرض الزهايمر والتوحد.

الأمل هو أن يتمكن الذكاء الاصطناعي قريبًا من تعزيز هذا النوع من العمل.

لكن في الوقت الحالي، تعتقد الدكتورة لينا سميرنوفا، التي تقود البحث في جامعة جونز هوبكنز، أن الأدوات الرطبة مثيرة علميًا – ولكنها في مرحلة مبكرة.

وقالت إن هناك احتمالا ضئيلا بأن تحل محل المادة الرئيسية المستخدمة حاليا في رقائق الكمبيوتر.

وقالت: “يجب أن تكون الحوسبة الحيوية مكملة – وليس بديلاً – للذكاء الاصطناعي السيليكوني، مع تطوير نمذجة الأمراض وتقليل استخدام الحيوانات أيضًا”.

ويوافق البروفيسور شولتز على ذلك قائلاً: “أعتقد أنهم لن يكونوا قادرين على التفوق على السيليكون في أشياء كثيرة، لكننا سنجد مكاناً مناسباً”.

حتى مع اقتراب التكنولوجيا من تطبيقات العالم الحقيقي، لا يزال الدكتور جوردان مفتونًا بأصول الخيال العلمي.

قال: “لقد كنت دائمًا من محبي الخيال العلمي”.

“عندما يكون لديك فيلم خيال علمي، أو كتاب، أشعر دائمًا بالحزن بعض الشيء لأن حياتي لم تكن كما هي في الكتاب. الآن أشعر وكأنني في الكتاب، أكتب الكتاب.”

تقارير إضافية من فرانشيسكا هاشمي