يمكن لـ “الذكاء العضوي” إنشاء أجهزة كمبيوتر تعمل بخلايا الدماغ

(سي إن إن) قد تبدو أجهزة الكمبيوتر التي تعمل بخلايا الدماغ البشري مثل الخيال العلمي ، لكن فريقًا من الباحثين في الولايات المتحدة يعتقد أن مثل هذه الآلات ، وهي جزء من مجال جديد يسمى “الذكاء العضوي” ، يمكن أن تشكل المستقبل – والآن لديهم خطة للوصول إلى هناك .

العضيات هي أنسجة نمت في المختبر تشبه الأعضاء. تم استخدام هذه الهياكل ثلاثية الأبعاد ، المستمدة عادةً من الخلايا الجذعية ، في المختبرات لما يقرب من عقدين من الزمن ، حيث تمكن العلماء من تجنب الاختبارات الضارة على الإنسان أو الحيوان من خلال إجراء التجارب على وظائف الكلى والرئتين والأعضاء الأخرى.

لا تشبه عضويات الدماغ في الواقع نسخًا صغيرة من الدماغ البشري ، لكن مزارع الخلايا ذات حجم نقطة القلم تحتوي على خلايا عصبية قادرة على القيام بوظائف شبيهة بالدماغ ، وتشكل عددًا كبيرًا من الاتصالات.

يطلق العلماء على هذه الظاهرة اسم “الذكاء في طبق”.

بدأ الدكتور توماس هارتونج ، أستاذ الصحة البيئية والهندسة في كلية جونز هوبكنز بلومبرج للصحة العامة وكلية وايتينج للهندسة في بالتيمور ، في تنمية عضيات الدماغ عن طريق تغيير عينات جلد الإنسان في عام 2012.

يتصور هو وزملاؤه الجمع بين قوة عضيات الدماغ في نوع من الأجهزة البيولوجية أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من أجهزة الكمبيوتر العملاقة. ستوظف “أجهزة الكمبيوتر الحيوية” هذه شبكات من عضويات الدماغ لإحداث ثورة محتملة في الاختبارات الصيدلانية لأمراض مثل مرض الزهايمر، يقدم نظرة ثاقبة على العقل البشري ويغير مستقبل الحوسبة.

نُشر البحث الذي يصف خطة الذكاء العضوي التي وضعها هارتونج وزملاؤه في المجلة يوم الثلاثاء الحدود في العلوم.

قال هارتونج ، كبير مؤلفي الدراسة ، في بيان: “الحوسبة والذكاء الاصطناعي يقودان ثورة التكنولوجيا ، لكنهما بلغا حدًا أقصى”. “تعد الحوسبة الحيوية جهدًا هائلاً لضغط القوة الحسابية وزيادة كفاءتها لتجاوز حدودنا التكنولوجية الحالية.”

الدماغ البشري مقابل الذكاء الاصطناعي

في حين أن الذكاء الاصطناعي مستوحى من عمليات التفكير البشري ، فإن التكنولوجيا لا يمكنها تكرار جميع قدرات الدماغ البشري بشكل كامل. هذه الفجوة هي السبب في أنه يمكن للبشر استخدام صورة أو اختبار CAPTCHA مستند إلى نص ، أو اختبار Turing العام المؤتمت بالكامل لإخبار أجهزة الكمبيوتر والبشر بصرف النظر ، كإجراء أمني عبر الإنترنت لإثبات أنهم ليسوا روبوتات.

تم تطوير اختبار تورينج ، المعروف أيضًا باسم لعبة التقليد ، في عام 1950 من قبل عالم الرياضيات وعالم الكمبيوتر البريطاني آلان تورينج لتقييم كيفية عرض الآلات لسلوك ذكي مشابه لسلوك الإنسان.

ولكن كيف يتراكم الكمبيوتر حقًا ضد دماغ الإنسان؟

يمكن للحاسوب العملاق معالجة كميات هائلة من الأرقام أسرع مما يستطيع الإنسان.

قال هارتونغ: “على سبيل المثال ، تم تدريب AlphaGo (الذكاء الاصطناعي الذي تغلب على لاعب Go رقم 1 في العالم في عام 2017) على بيانات من 160.000 لعبة”. “يجب على الشخص أن يلعب خمس ساعات في اليوم لأكثر من 175 عامًا لتجربة هذه الألعاب العديدة.”

من ناحية أخرى ، فإن العقل البشري أكثر كفاءة في استخدام الطاقة وكذلك أفضل في التعلم واتخاذ القرارات المنطقية المعقدة. شيء أساسي مثل القدرة على التمييز بين حيوان وآخر هو مهمة يقوم بها دماغ الإنسان بسهولة ولا يستطيع الكمبيوتر القيام بها.

فرونتير 600 مليون دولار كمبيوتر عملاق في مختبر أوك ريدج الوطني في ولاية تينيسي ، يزن 8000 رطل (3629 كجم) ، مع وزن كل خزانة ما يعادل شاحنتين بيك أب قياسيتين. قال هارتونج إن الآلة تجاوزت القدرة الحسابية لدماغ بشري واحد في يونيو – لكنها استخدمت طاقة أكثر بمليون مرة.

قال هارتونج “الدماغ لا يزال لا مثيل له من قبل أجهزة الكمبيوتر الحديثة”.

وأضاف أن “الأدمغة تتمتع أيضًا بقدرة مذهلة على تخزين المعلومات تقدر بنحو 2500 (تيرابايت)”. “لقد وصلنا إلى الحدود المادية لأجهزة الكمبيوتر المصنوعة من السيليكون لأننا لا نستطيع وضع المزيد من الترانزستورات في شريحة صغيرة.”

كيف يمكن أن يعمل الكمبيوتر الحيوي

رواد الخلايا الجذعية جون ب. جوردون وشينيا ياماناكا حصل على جائزة نوبل في عام 2012 لتطوير تقنية تسمح بتكوين الخلايا من أنسجة متطورة تمامًا مثل الجلد. سمح البحث الرائد للعلماء مثل هارتونج بتطوير أشباه عضويات في المخ تستخدم لتقليد الأدمغة الحية واختبار وتحديد الأدوية التي قد تشكل مخاطر على صحة الدماغ.

يتذكر هارتونج أن باحثين آخرين سألوه عما إذا كانت أشباه عضويات الدماغ يمكنها التفكير أو تحقيق الوعي. دفعه السؤال إلى التفكير في تغذية المعلومات إلى العضيات حول بيئتها وكيفية التفاعل معها.

قال هارتونج ، وهو أيضًا مدير مشترك لمركز بدائل التجارب على الحيوانات في أوروبا: “هذا يفتح باب البحث حول كيفية عمل الدماغ البشري”. “لأنه يمكنك البدء في التلاعب بالنظام ، والقيام بأشياء لا يمكنك القيام بها أخلاقيا بالعقول البشرية.”

يُعرِّف هارتونغ الذكاء العضوي بأنه “إعادة إنتاج الوظائف المعرفية ، مثل التعلم والمعالجة الحسية ، في نموذج مخبري للإنسان والدماغ.”

تحتاج عضيات الدماغ التي يستخدمها هارتونج حاليًا إلى التوسع في الذكاء OI أو الذكاء العضوي. يحتوي كل عضوي على عدد الخلايا التي يمكن أن يجدها المرء في الجهاز العصبي لذبابة الفاكهة. أ عضوي واحد يبلغ حجم دماغ الإنسان حوالي واحد إلى ثلاثة ملايين من حجم دماغ الإنسان ، مما يعني أنه يعادل حوالي 800 ميغا بايت من مساحة تخزين الذاكرة.

وقال “إنها صغيرة للغاية ، كل منها يحتوي على حوالي 50 ألف خلية. بالنسبة لمنظمة OI ، سنحتاج إلى زيادة هذا العدد إلى 10 ملايين”.

يحتاج الباحثون أيضًا إلى طرق للتواصل مع العضيات من أجل إرسال معلومات لهم وتلقي قراءات لما “تفكر” العضويات. طور مؤلفو الدراسة مخططًا يتضمن أدوات من الهندسة الحيوية والتعلم الآلي ، إلى جانب الابتكارات الجديدة. كتب الباحثون في الدراسة أن السماح بأنواع مختلفة من المدخلات والمخرجات عبر شبكات أورجانويد سيسمح بمهام أكثر تعقيدًا.

“قمنا بتطوير ملف جهاز واجهة الدماغ والحاسوب قال هارتونج إن هذا هو نوع من غطاء مخطط كهربية الدماغ (EEG) للعضويات ، والذي قدمناه في مقال نُشر في أغسطس الماضي. “إنه غلاف مرن مُغطى بكثافة بأقطاب كهربائية دقيقة يمكنها التقاط إشارات من العضو العضوي. ، وتنقل الإشارات إليها “.

يأمل هارتونغ في يوم من الأيام أن تكون هناك قناة اتصال مفيدة بين منظمة العفو الدولية و OI “من شأنها أن تسمح للاثنين باستكشاف قدرات كل منهما.”

طرق استخدام OI

قال الباحثون إن المساهمات الأكثر تأثيرًا للذكاء العضوي قد تظهر في الطب البشري.

يمكن تطوير عضيات الدماغ من عينات جلد المرضى الذين يعانون من اضطرابات عصبية ، مما يسمح للعلماء باختبار كيفية تأثير الأدوية المختلفة والعوامل الأخرى عليها.

قال هارتونج: “مع OI ، يمكننا دراسة الجوانب المعرفية للحالات العصبية أيضًا”. “على سبيل المثال ، يمكننا مقارنة تكوين الذاكرة في العضيات المستمدة من الأشخاص الأصحاء ومن مرضى الزهايمر ، ومحاولة إصلاح العجز النسبي. يمكننا أيضًا استخدام OI لاختبار ما إذا كانت بعض المواد ، مثل المبيدات الحشرية ، تسبب مشاكل في الذاكرة أو التعلم.”

يمكن أن تفتح عضيات الدماغ أيضًا طريقة جديدة لفهم الإدراك البشري.

وقالت لينا سميرنوفا ، أستاذة مساعدة في الصحة البيئية والهندسة في جامعة جونز هوبكنز ، في بيان: “نريد مقارنة عضيات الدماغ من متبرعين مطورين بشكل نموذجي مقابل عضيات الدماغ من متبرعين مصابين بالتوحد”.

“الأدوات التي نطورها نحو الحوسبة البيولوجية هي نفس الأدوات التي ستسمح لنا بفهم التغييرات في الشبكات العصبية الخاصة بالتوحد ، دون الحاجة إلى استخدام الحيوانات أو الوصول إلى المرضى ، حتى نتمكن من فهم الآليات الكامنة وراء سبب حصول المرضى على هذه الإدراك وقالت “.

لا يزال استخدام عضيات الدماغ لإنشاء ذكاء عضوي إلى حد كبير في مهده. قال هارتونج إن تطوير OI الذي يمكن مقارنته بجهاز كمبيوتر يتمتع بقوة دماغية بالماوس قد يستغرق عقودًا.

لكن هناك بالفعل نتائج واعدة توضح ما هو ممكن. أظهر المؤلف المشارك للدراسة الدكتور بريت كاجان ، كبير المسؤولين العلميين في Cortical Labs في ملبورن ، أستراليا ، وفريقه مؤخرًا أن يمكن لخلايا الدماغ أن تتعلم لعب البونجلعبة الفيديو.

قال هارتونج “فريقهم يختبر هذا بالفعل مع عضيات الدماغ”. “وأود أن أقول إن تكرار هذه التجربة مع العضيات يفي بالفعل بالتعريف الأساسي لـ OI. من هنا ، إنها مجرد مسألة بناء المجتمع ، والأدوات ، والتقنيات لتحقيق إمكانات OI الكاملة.”

أخلاقيات عضيات الدماغ

يثير تكوين عضيات دماغية قادرة على القيام بوظائف معرفية عددًا من المخاوف الأخلاقية ، بما في ذلك ما إذا كان بإمكانهم تطوير الوعي أو الشعور بالألم ، وما إذا كان أولئك الذين تم استخدام خلاياهم لجعلها لديهم أي حقوق تتعلق بالعضويات.

قال هارتونغ: “يتمثل جزء أساسي من رؤيتنا في تطوير OI بطريقة أخلاقية ومسؤولة اجتماعيًا”. “لهذا السبب ، دخلنا في شراكة مع علماء الأخلاق منذ البداية لتأسيس نهج” الأخلاقيات المضمنة “. سيتم تقييم جميع القضايا الأخلاقية باستمرار من قبل فرق مكونة من علماء وعلماء أخلاقيات وعامة ، مع تطور البحث.”

كتب جوليان كيندرلر ، الأستاذ الفخري لقانون الملكية الفكرية في جامعة كيب تاون في جنوب إفريقيا ، في نظرة سياسية منشورة بشكل منفصل ، أن إشراك الجمهور في فهم الذكاء العضوي وتطويره أمر بالغ الأهمية. لم يشارك Kinderlerer في دراسة OI الجديدة.

كتب كيندرلر: “نحن ندخل عالمًا جديدًا ، حيث التفاعل بين البشر والبنيات البشرية يطمس الفروق”. “لا يمكن للمجتمع أن ينتظر الاكتشافات الجديدة بشكل سلبي ؛ يجب أن يشارك في تحديد المعضلات الأخلاقية المحتملة وحلها والتأكد من أن أي تجربة تقع ضمن الحدود الأخلاقية التي لم يتم تحديدها بعد.”

مشاهدة تطور الذكاء الاصطناعي مثل ChatGPT كتب جاري ميلر ، نائب العميد لاستراتيجية البحث والابتكار وأستاذ علوم الصحة البيئية بجامعة كولومبيا في مدينة نيويورك ، في مقال منفصل نُشر يوم الثلاثاء ، عن مدى اقتراب أجهزة الكمبيوتر من اجتياز اختبار تورينج ، تسبب البعض في التساؤل عن مدى قرب أجهزة الكمبيوتر من اجتياز اختبار تورينج. لم يشارك ميلر في دراسة جونز هوبكنز.

في حين أن ChatGPT يمكنه جمع المعلومات بكفاءة على الإنترنت ، فإنه لا يمكنه الاستجابة لتغير في درجة الحرارة مثل النظام الخلوي المستنبت ، كما كتب.

كتب ميلر: “يمكن أن تُظهر أنظمة الدماغ العُضانية الجوانب الرئيسية للذكاء والوعي”.

“هذا يتطلب فحصًا قويًا للآثار الأخلاقية للتكنولوجيا ، والتي يجب أن يتم تضمين علماء الأخلاق فيها. يجب أن نضمن إجراء كل خطوة من العملية بنزاهة علمية ، مع الاعتراف بأن القضية الأكبر هي التأثير المحتمل على المجتمع. OI يطمس الخط الفاصل بين الإدراك البشري وذكاء الآلة ، وتتقدم التكنولوجيا وعلم الأحياء بسرعة يمكن أن تتفوق على المناقشات الأخلاقية والمعنوية المطلوبة.يجب أن يتخذ هذا المجال الناشئ نهجًا قويًا لمعالجة القضايا الأخلاقية والمعنوية التي تأتي مع هذا النوع من التقدم العلمي ويجب أن يفعل ذلك قبل أن تصطدم التكنولوجيا في الهاوية الأخلاقية “.