زمینه جدیدی از محاسبات توسط سلول‌های مغز انسان: «هوش ارگانوئیدی»

منتشر شده در scitechdaily به تاریخ ۲۶ مارس ۲۰۲۳
لینک منبع: A New Field of Computing Powered by Human Brain Cells: “Organoid Intelligence”

محققان جانز هاپکینز زمینه جدیدی از «هوش ارگانوئید» را کشف کردند.

به گفته محققان دانشگاه جان هاپکینز، یک «کامپیوتر زیستی» با انرژی سلول‌های مغز انسان می‌تواند در طول زندگی ما ساخته شود. انتظار می‌رود این فناوری به‌طور تصاعدی قابلیت‌های محاسبات مدرن را گسترش دهد و زمینه‌های جدیدی از تحقیقات را باز کند.

طرح این تیم برای «هوش ارگانوئیدی» در مقاله اخیر منتشر شده در مجله Frontiers in Science تشریح شد.

توماس هارتانگ، استاد علوم بهداشت محیطی در دانشکده بهداشت عمومی جانز هاپکینز بلومبرگ و دانشکده مهندسی وایتینگ که این کار را رهبری می‌کند، گفت: «محاسبات و هوش‌مصنوعی انقلاب فناوری را هدایت کرده‌اند، اما در حال رسیدن به سقف هستند. محاسبات زیستی تلاش عظیمی برای فشرده‌سازی توان محاسباتی و افزایش کارایی آن برای عبور از محدودیت‌های تکنولوژیکی فعلی ما است.

برای نزدیک به دو دهه دانشمندان از ارگانوئیدهای کوچک، بافت رشد یافته آزمایشگاهی شبیه اندام‌های کاملاً رشد یافته برای آزمایش بر روی کلیه‌ها، ریه‌ها و سایر اندام‌ها بدون توسل به آزمایش انسان یا حیوان استفاده کرده‌اند. اخیراً هارتانگ و همکارانش در جانز هاپکینز روی ارگانوئیدهای مغزی، گوی‌هایی به اندازه یک نقطه قلم با نورون‌ها و سایر ویژگی‌هایی کار کرده‌اند که قول حفظ عملکردهای اساسی مانند یادگیری و به خاطر سپردن را می‌دهند.

هارتانگ گفت: «این موضوع تحقیقاتی را در مورد نحوه عملکرد مغز انسان باز می‌کند. چون شما می‌توانید شروع به دست‌کاری سیستم کنید، کارهایی را انجام دهید که از نظر اخلاقی نمی‌توانید با مغز انسان انجام دهید.»

هارتانگ در سال ۲۰۱۲ با استفاده از سلول‌های نمونه‌های پوست انسان که به حالت سلول‌های بنیادی جنینی برنامه‌ریزی شده بودند، شروع به رشد و جمع‌آوری سلول‌های مغزی به ارگانوئیدهای عملکردی کرد. هر ارگانوئید حاوی حدود ۵۰۰۰۰ سلول است که به اندازه سیستم عصبی مگس میوه است. او اکنون در نظر دارد یک کامپیوتر آینده‌نگر با چنین ارگانوئیدهای مغزی بسازد.

هارتانگ گفت، رایانه‌هایی که بر روی این «سخت‌افزار بیولوژیکی» کار می‌کنند، می‌توانند در دهه آینده شروع به کاهش تقاضاهای مصرف انرژی در ابر رایانه‌ها کنند که به‌طور فزاینده‌ای ناپایدار می‌شوند. اگرچه رایانه‌ها محاسبات مربوط به اعداد و داده‌ها را سریع‌تر از انسان پردازش می‌کنند، مغزها در تصمیم‌گیری‌های منطقی پیچیده‌تر، مانند تشخیص سگ از گربه، بسیار باهوش‌تر هستند.

هارتانگ گفت: «مغز هنوز با کامپیوترهای مدرن تطابق‌نیافته و منحصر به فرد است.» فرانتیر، آخرین ابررایانه در کنتاکی، یک نصب ۶۰۰ میلیون دلاری، ۶۸۰۰ فوت مربع است. تنها در ژوئن سال گذشته، برای اولین بار از ظرفیت محاسباتی یک مغز انسان فراتر رفت - اما با مصرف یک میلیون برابر انرژی.

هارتانگ گفت ممکن است چندین دهه طول بکشد تا هوش ارگانوئیدی بتواند سیستمی به هوشمندی یک ماوس را نیرو دهد. اما با افزایش تولید ارگانوئیدهای مغزی و آموزش آن‌ها با هوش‌مصنوعی، او آینده‌ای را پیش‌بینی می‌کند که در آن ‌کامپیوترهای زیستی از سرعت محاسبات برتر، قدرت پردازش، کارایی داده‌ها و قابلیت‌های ذخیره‌سازی پشتیبانی می‌کنند.

هارتانگ گفت: «دهه‌ها طول می‌کشد تا بتوانیم به هدفی که با هر نوع رایانه‌ای قابل مقایسه است دست یابیم». «اما اگر شروع به ایجاد برنامه‌های بودجه برای این کار نکنیم، بسیار دشوارتر خواهد شد.»

لنا اسمیرنوا، استادیار بهداشت محیط و مهندسی جانز هاپکینز که این تحقیقات را رهبری می‌کند، گفت: هوش ارگانوئیدی هم‌چنین می‌تواند تحقیقات آزمایش دارو برای اختلالات رشد عصبی و تخریب عصبی را متحول کند.

اسمیرنوا گفت: «می‌خواهیم ارگانوئیدهای مغزی اهداکنندگان معمولی توسعه‌یافته را با ارگانوئیدهای مغزی اهداکنندگان مبتلا به اوتیسم مقایسه کنیم.» ابزارهایی که ما در حال توسعه برای محاسبات بیولوژیکی هستیم، همان ابزارهایی هستند که امکان می‌دهند تا تغییرات در شبکه‌های عصبی خاص اوتیسم را بدون نیاز به استفاده از حیوانات یا دسترسی به بیماران درک کنیم، بنابراین می‌توانیم مکانیسم‌های اساسی چرایی این مشکلات شناختی و آسیب‌ها را در بیماران درک کنیم.»

برای ارزیابی پیامدهای اخلاقی کار با هوش ارگانوئید، کنسرسیوم متنوعی از دانشمندان، متخصصان اخلاق زیستی و اعضای عمومی در تیم تعبیه شده‌است.

این متن با استفاده از ربات ‌ترجمه مقالات تکنولوژی ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.

مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.