디지털 기술은 생물학, DNA 및 뇌에 조금 더 가깝습니다.

Elon Musk는 가까운 미래에 사람들이 본격적인 두뇌-컴퓨터 인터페이스를 만들 수 있을 것이라고 확신합니다. 그 동안 우리는 때때로 그의 동물 실험, 처음에는 돼지 실험, 그리고 최근에는 원숭이 실험에 대해 배웁니다. 머스크가 자신의 목표를 달성하고 사람의 머리에 통신 단말기를 이식할 수 있다는 생각은 어떤 사람들을 매료시키고 다른 사람들을 놀라게 합니다.

그는 새로운 일을 하고 있을 뿐만 아니라 사향. 영국, 스위스, 독일, 이탈리아의 과학자들은 최근 결합된 프로젝트의 결과를 발표했습니다. 자연 뉴런과 인공 뉴런 (1). 이 모든 작업은 인터넷을 통해 이루어지며 이를 통해 생물학적 뉴런과 실리콘 뉴런이 서로 통신할 수 있습니다. 이 실험에서는 쥐의 뉴런을 성장시켜 신호를 전송하는 데 사용했습니다. 그룹 리더 스테파노 바사넬리 과학자들이 칩에 배치된 인공 뉴런이 생물학적 뉴런과 직접 연결될 수 있다는 것을 처음으로 보여줄 수 있었다고 보고했습니다.

연구원들은 이점을 활용하고 싶어합니다. 인공 신경망 손상된 뇌 부위의 적절한 기능을 회복시킵니다. 특수 임플란트에 삽입된 후 뉴런은 뇌의 자연 상태에 적응하는 일종의 보철물 역할을 합니다. Scientific Reports 저널의 기사에서 프로젝트 자체에 대한 자세한 내용을 읽을 수 있습니다.

페이스북은 당신의 두뇌에 들어가고 싶어한다

그러한 신기술을 두려워하는 사람들이 옳을 수도 있습니다. 특히 예를 들어 우리가 뇌의 "내용"을 선택하고 싶다는 말을 들을 때 더욱 그렇습니다. Facebook이 지원하는 연구 센터인 Chan Zuckerberg BioHub가 개최한 2019년 XNUMX월 행사에서 그는 마우스와 키보드를 대체할 휴대용 뇌 제어 장치를 만들려는 희망에 대해 이야기했습니다. CNBC에 따르면 저커버그는 “생각으로 가상 현실이나 증강 현실에서 사물을 제어할 수 있는 것이 목표”라고 말했다. 페이스북은 뇌-컴퓨터 인터페이스 시스템을 개발하는 스타트업 CTRL-labs를 거의 XNUMX억 달러에 인수했습니다.

뇌-컴퓨터 인터페이스에 대한 연구는 8년 페이스북의 F2017 컨퍼런스에서 처음 발표되었습니다. 회사의 장기 계획에 따르면 언젠가는 비침습적 웨어러블 장치를 통해 사용자가 생각만으로 단어를 쓰다. 그러나 이러한 유형의 기술은 아직 매우 초기 단계에 있습니다. 특히 터치 기반의 비침습적 인터페이스에 대해 이야기하고 있기 때문입니다. “뇌에서 일어나는 일을 운동 활동으로 변환하는 능력은 제한되어 있습니다. 더 큰 기회를 얻으려면 무언가가 이식되어야 합니다.”라고 Zuckerberg는 앞서 언급한 회의에서 말했습니다.

사람들은 무한한 식욕으로 알려진 사람들과 연결되기 위해 스스로 "무언가를 이식"할 수 있습니까? 페이스북의 개인 데이터? (2) 아마도 그런 사람들이 있을 것입니다. 특히 그들이 읽고 싶지 않은 기사의 약어를 제공할 때 더욱 그렇습니다. 2020년 XNUMX월, Facebook은 사용자가 정보를 읽을 필요가 없도록 정보를 요약하는 도구를 개발 중이라고 직원들에게 말했습니다. 같은 회의에서 그는 인간의 생각을 감지하고 웹사이트에서 행동으로 변환하는 신경 센서에 대한 추가 계획을 제시했습니다.

2. 두뇌와 페이스북 인터페이스

두뇌 효율적인 컴퓨터를 만드는 방법은 무엇입니까?

이러한 프로젝트만이 만들어지는 유일한 노력은 아닙니다. 단순히 이 세계를 연결하는 것만이 추구하는 유일한 목표는 아닙니다. 예를 들어 있습니다. 신경형공학, 기계의 능력을 재창조하려는 경향 인간의 뇌예를 들어 에너지 효율성 측면에서 그렇습니다.

우리가 실리콘 기술에만 집착한다면 2040년까지 전 세계 에너지 자원이 우리의 컴퓨팅 요구를 충족시킬 수 없을 것으로 예측됩니다. 따라서 데이터를 더 빠르게 처리하고, 가장 중요하게는 에너지 효율적으로 처리할 수 있는 새로운 시스템을 개발하는 것이 시급합니다. 과학자들은 모방 기술이 이러한 목표를 달성하는 한 가지 방법일 수 있다는 것을 오랫동안 알고 있었습니다. 인간의 뇌.

W 실리콘 컴퓨터 다양한 기능이 다양한 물리적 개체에 의해 수행되므로 처리 시간이 늘어나고 막대한 열 손실이 발생합니다. 대조적으로, 뇌의 뉴런은 가장 진보된 컴퓨터보다 XNUMX배 낮은 전압으로 광대한 네트워크를 통해 정보를 동시에 보내고 받을 수 있습니다.

실리콘 두뇌에 비해 두뇌의 주요 장점은 데이터를 병렬로 처리하는 능력입니다. 각 뉴런은 수천 개의 다른 뉴런과 연결되어 있으며 모두 데이터의 입력 및 출력 역할을 할 수 있습니다. 우리처럼 정보를 저장하고 처리하려면 뉴런과 마찬가지로 전도성 상태에서 예측 불가능한 상태로 빠르고 원활하게 전환할 수 있는 물리적 물질의 개발이 필요합니다. 

몇 달 전, "Matter" 저널에 그러한 특성을 가진 물질에 대한 연구에 관한 기사가 실렸습니다. 텍사스 A&M 대학의 과학자들은 온도, 전압 및 전류의 변화에 ​​반응하여 전도 상태 사이를 진동하는 능력을 보여주는 화합물 기호 β'-CuXV2O5를 사용하여 나노와이어를 만들었습니다.

면밀히 조사한 결과, 이러한 능력은 β'-CuxV2O5 전반에 걸친 구리 이온의 이동으로 인해 발생한다는 사실이 밝혀졌습니다. 전자의 움직임 그리고 재료의 전도성을 변화시킵니다. 이 현상을 제어하기 위해 β'-CuxV2O5는 생물학적 뉴런이 서로 신호를 보낼 때 발생하는 것과 매우 유사한 전기 충격을 생성합니다. 우리의 두뇌는 중요한 순간에 독특한 순서로 특정 뉴런을 활성화함으로써 기능합니다. 일련의 신경 사건은 기억 검색이나 신체 활동 수행 등 정보 처리로 이어집니다. β'-CuxV2O5를 사용한 회로는 동일한 방식으로 작동합니다.

DNA의 하드 드라이브

또 다른 연구 분야는 생물학 기반 연구입니다. 데이터 저장 방법. MT에서도 여러 번 설명했던 아이디어 중 하나는 다음과 같습니다. DNA 저장, 유망하고 매우 컴팩트하며 안정적인 정보 매체로 간주됩니다(3). 그중에서도 살아있는 세포의 게놈에 데이터를 저장할 수 있는 솔루션이 있습니다.

2025년에는 전 세계적으로 매일 거의 XNUMX엑사바이트에 달하는 데이터가 생성될 것으로 추산됩니다. 보관하면 사용하기가 빨리 불가능해질 수 있습니다. 전통적인 실리콘 기술. DNA의 정보 밀도는 기존 하드 드라이브보다 잠재적으로 수백만 배 더 높습니다. DNA 215g에는 최대 2017억 700만 기가바이트가 포함될 수 있는 것으로 추정됩니다. 또한 올바르게 보관하면 매우 안정적입니다. XNUMX년에 과학자들은 XNUMX년 전에 살았던 멸종된 말 종의 전체 게놈을 추출했고, 작년에는 XNUMX만 년 전에 살았던 매머드의 DNA를 판독했습니다.

가장 큰 어려움은 길을 찾는 것입니다 화합물 디지털 세계 i 유전자의 생화학적 세계에 대한 데이터. 현재 우리는 DNA 합성 비용이 급격히 감소하고 있지만 여전히 복잡하고 비용이 많이 드는 작업입니다. 합성된 서열은 재사용이 가능하거나 CRISPR 유전자 편집 기술을 사용하여 살아있는 세포에 도입될 수 있을 때까지 시험관 내에서 조심스럽게 보관해야 합니다.

컬럼비아 대학교 연구진은 직접 변환을 허용하는 새로운 접근 방식을 시연했습니다. 디지털 전자 신호 살아있는 세포의 게놈에 저장된 유전 데이터로. 팀원 중 한 명인 Harris Wang은 Singularity Hub에 “실시간으로 계산하고 물리적으로 재구성할 수 있는 셀룰러 하드 드라이브를 상상해 보십시오.”라고 말했습니다. "우리는 첫 번째 단계는 시험관 내에서 DNA 합성 없이 세포에 이진 데이터를 직접 인코딩할 수 있는 것이라고 믿습니다."

이 작업은 CRISPR 기반 셀룰러 레코더를 기반으로 합니다. 반 이전에 박테리아 E. coli를 위해 개발되었으며, 이는 세포 내부의 특정 DNA 서열의 존재를 감지하고 이 신호를 유기체의 게놈에 기록합니다. 이 시스템에는 특정 생물학적 신호에 반응하는 DNA 기반 "센서 모듈"이 있습니다. Wang과 그의 동료들은 다른 팀이 개발한 바이오센서와 작동하도록 센서 모듈을 조정했으며, 이는 차례로 전기 신호에 반응합니다. 궁극적으로 이는 연구자에게 박테리아 게놈의 디지털 정보를 직접 인코딩. 하나의 셀이 저장할 수 있는 데이터의 양은 XNUMX비트로 매우 작습니다.

이러한 방식으로 과학자들은 서로 다른 24비트 데이터 조각을 동시에 사용하여 총 3비트에 대해 72개의 개별 박테리아 개체군을 인코딩하는 방법을 찾았습니다. 그들은 이를 "Hello world!" 메시지를 인코딩하는 데 사용했습니다. 박테리아에서. 결합된 모집단의 순서를 지정하고 특별히 설계된 분류기를 사용하여 98%의 정확도로 메시지를 읽을 수 있음을 보여주었습니다. 

분명히 72비트는 용량과는 거리가 멀다. 대용량 저장 장치 최신 하드 드라이브. 그러나 과학자들은 이 솔루션이 빠르게 확장될 수 있다고 믿습니다. 셀에 데이터 저장 과학자들에 따르면 이는 다른 방법보다 훨씬 저렴합니다. 유전자의 코딩복잡한 인공 DNA 합성 과정을 거치지 않고 단순히 더 많은 세포를 성장시킬 수 있기 때문입니다. 세포는 또한 환경적 손상으로부터 DNA를 보호하는 자연적인 능력을 가지고 있습니다. 그들은 멸균되지 않은 화분 토양에 대장균 세포를 추가한 다음 관련 토양 미생물 군집의 서열을 분석하여 전체 52비트 메시지를 안정적으로 추출함으로써 이를 입증했습니다. 과학자들은 또한 논리 및 기억 작업을 수행할 수 있도록 세포의 DNA를 조작하기 시작했습니다.

4. 진화의 다음 단계로서 트랜스휴머니스트 특이점에 대한 비전

의인화 컴퓨터 기술자 i 통신 이는 다른 미래학자들이 예측한 트랜스휴머니즘적 “특이점” 개념과 강하게 연관되어 있습니다(4). 뇌-기계 인터페이스, 합성 뉴런, 게놈 데이터 저장 등 이 모든 것이 이러한 방향으로 발전할 수 있습니다. 단 하나의 문제가 있습니다. 이것은 모두 연구 초기 단계의 방법과 실험입니다. 그러니 이 미래를 두려워하는 사람들은 편히 쉬고, 인간-기계 통합에 열광하는 사람들은 진정되어야 합니다.