Биокомпьютер — машина будущего

Человечество пока привыкает к искусственному интеллекту или artificial intelligence, который уже вовсю работает в интернете. Кому-то строчит посты, а кому-то без устали генерирует арты. Тем временем многие из нас задумываются, а не превзойдёт ли ИИ человека и не станет ли им в далёком будущем.

ИИ – это всё-таки машина, точнее программный код, который работает так же, как и нейроны в человеческому мозгу. Но что будет, если создать искусственный мозг? Над этим за закрытыми дверями лабораторий учёные думают не первый год. Недавно американские исследователи объявили миру о своих планах создать биологический компьютер на основе искусственных клеток мозга. Новость вызвала массу вопросов. Чем биокомпьютер лучше обычной техники? Сможет ли он стать разумным? Обсудим это и не только в нашем материале.

 Краткая история компьютера: галопом по вычислительным машинам

Человек всегда стремился переложить часть работы на машины, особенно, если работа требовала решения математических задач. Ещё в Древней Греции и Древнем Риме существовали технические устройства, которые помогали вычислять. Среди них, например, доски абак с камнями или другими предметами, напоминавшие счёты.

Арифмометр

Важная веха в истории вычислительных машин – изобретение арифмометра. Это механическая вычислительная машина, с помощью которой можно было складывать, вычитать, делить и умножать. Считается, что первый чертёж арифмометра нарисовал художник-изобретатель Леонардо да Винчи ещё в 1500 году. Но расцвет арифмометров пришёлся позднее, на XVII век. А в промышленном масштабе их начали выпускать в конце XIX века.

Машины Бэббиджа

 В 1822 году английский математик Чарльз Бэббидж спроектировал модель машины, которая предназначалась для автоматического выполнения математических операций. Аппарат состоял из шестерёнок и валиков, которые вращались вручную с помощью рычага. Позднее математик придумал первую в мире универсальную аналитическую машину с программным управлением – прообраз современного компьютера. Аналитическая машина использовала перфокарты и включала в себя «склад», «мельницу», устройство ввода-вывода и устройство, управляющее операциями. Но тогда идеи гения, опередившие своё время, остались только на бумаге.

Перфокарта – закодированная информация в виде наличия или отсутствия отверстий в определённых областях карты, представлявшей собой тонкий картон. Перфокарты были необходимы для автоматизации аналитической машины.

Табулятор

Табулятор положил начало истории электромеханических машин в 1888 году. Это устройство изобрёл американский инженер Герман Холлерит. Табулятор выполнял автоматическую обработку цифровой или буквенной информации, которая была записана на перфокартах. Машина применялась для обработки большого объёма информации, например, результатов переписи населения, для чего устройство и было изобретено. Итог выводился на бумаге.

Первые настоящие компьютеры

Следующий этап развития электромеханических машин пришёлся на Вторую мировую войну. В этот период машины использовались для разработки вооружения и баллистических расчётов. А первые образцы компьютера были изобретены в годы Второй мировой войны. К ним относят ENIAC и Colossus.

• Colossus – узконаправленная электрическая программируемая машина, изобретённая британскими учёными в 1943-1945 годах. Аппарат помогал читать зашифрованные немецкие сообщения. После войны техника была уничтожена.
• ENIAC  (Electronic Numerical Integrator and Computer) – цифровой компьютер, который был изобретён по заказу американской армии и представлен широкой общественности в 1946 году. Компьютер должен был производить инженерные расчёты для военных. Но, кроме этого, мог прогнозировать погоду и помогать в исследовании космических лучей. ENIAC сейчас бы не уместился на рабочем столе: он весил тридцать тонн и занимал помещение в 167 квадратных метров. Прослужил человеку до 1955 года.

А первый настольный компьютер, Programma 101, был представлен в 1964 году на Всемирной выставке в Нью-Йорке. Со временем компьютер уменьшился в размерах, внедрился в массовое производство и оброс новыми функциями. Современный компьютер – это уже не машина для математических расчётов, а гораздо больше. Вкупе с Интернетом ПК – это часть жизни современного человека.

Одной из забавных диковинок в мире технологий считается компьютер H316, известный как «кухонный компьютер». Его изобрела компания Honeywell в 1969 году.  H316 хранил электронные рецепты и внешне был похож на стол для готовки с кнопками. Но американские домохозяйки предпочитали старую добрую кулинарную книгу внушительной машине с двоичным кодом вместо текста.

Живой компьютер

Современный ПК легко помещается на столе, он может быть не больше и не толще книги и иметь сенсорный экран. Но так ли совершенна кремниевая техника? По словам президента научно-исследовательского центра «Курчатовский институт» Михаила Ковальчука, главный недостаток современных компьютеров в том, что они потребляют большое количество энергии. Наука же должна идти по пути «природоподобного уклада».

Что такое биомашина?

Конечно, прогресс не стоит на месте. Новые технологии позволяют человеку двигаться дальше и искать возможности для изобретения более экологичной  и менее энергозатратной машины. Один из важнейших проектов последних лет – создание альтернативного, биологического компьютера, на основе белков, ДНК или искусственных клеток мозга. Подробнее остановимся на последнем направлении.

Биологический компьютер – это компьютер, содержащий биологические компоненты такие, как белки, ДНК, РНК и другие элементы, для хранения и обработки информации.

Прообраз мозга

Впервые клетки мозга были выращены в 2013 году австрийскими учёными в целях изучения микроцефалии – недоразвития головного мозга. Исследователи создали из стволовых клеток трёхмерную структуру, которую назвали церебральным органоидом. Искусственный мозг выращивали несколько месяцев в пробирке. Он состоял из нескольких слоёв нервной ткани, участки которой соответствовали строению человеческого эмбриона. Авторы исследования воссоздали не только нейроны, но и вещество, которое заполняет пространство между ними в головном мозге. По размеру органоид напоминал горошину диаметром всего 4 мм.

Человеческая память несовершенна. Вы можете сохранить историю своей жизни в разделе Капсулы «Река жизни»

Тогда будущее органоида видели преимущество «медицинским». Сообщалось, что искусственный мозг важен в ранней диагностике и исследовании неврологических и психических заболеваний. Испытания на нём могли ощутимо помочь в лечении патологий головного мозга и создании эффективных препаратов. Сейчас органоиды по-прежнему представляют собой упрощённую версию головного мозга. Их используют для изучения болезней Альцгеймера и Паркинсона.

Искусственный мини-мозг с глазами?

Это не шутка. В 2021 году в Германии специалисты Университетской клиники Дюссельдорфа вырастили органоиды, у которых появились оптические чашечки, то есть зрительные структуры. Оптические чашечки состояли из различных типов клеток сетчатки, в которых формировались нейронные сети. Также органоиды могли похвастаться зачатками хрусталика и роговицы. Учёные вырастили 314 органоидов, у большей части из которых развились зрительные структуры. Но, по словам исследователей, ещё предстоит изучить, как сохранить их жизнеспособность.

Почти геймер

В 2022 году австралийские и британские исследователи вырастили 800 тысяч нейронов и научили их играть в простую компьютерную игру Pong, где нужно отбивать мяч виртуальной ракеткой. Для эксперимента использовались клетки мозга человека и мыши. Культуру нейронов назвали DishBrain и подключили к системе, где была запущена игра. Оказалось, нейроны способны выполнять конкретные задачи и улучшать навыки. Этот эксперимент приблизил учёных к  созданию искусственного мозга.

От органоида до компьютера

В этом году американские учёные из университета Джонса Хопкинса заявили о намерении создать биологический компьютер. «Живая» машина будет работать на основе органоидов. По словам исследователей, для этой непростой задачи необходимо будет вырастить 10 миллионов нейронов.

Биокомпьютер – это машина будущего, которая объединит живую и неживую материи и совершит прорыв, как считают авторы проекта. Биологический компьютер будет обладать значительным объёмом памяти, поскольку сможет хранить информацию в компактных нейронных соединениях. Кроме того, клетки мозга способны быстро обучаться без особых затрат энергии.

«Мы достигли той временной точки, когда технологии, позволяющие создать реально работающие биокомпьютеры, созрели», — отметил Томас Хартунг, профессор университета Джонса Хопкинса.

Станет ли биокомпьютер разумным?

Человеческий мозг не может тягаться с суперкомпьютером по части скорости обработки данных. Но в то же время человек лучше решает сложные логические задачи. А это означает, что конкуренцию ЭВМ и искусственному интеллекту вполне могут составить биологические компьютеры. По мнению учёных, биомашины могут расширить возможности как компьютера, так и человека. Они будут обладать интуитивным мышлением и смогут принимать решения при недостаточной или противоречивой информации.

Пока биокомпьютер ещё не изобрели, но эксперименты ускоряют наступление будущего. Впрочем, «живая» машина уже вызывает дискуссии в обществе. Люди задаются вопросом, а не обретёт ли компьютер, основанный на живых клетках, разум?

Разум – это способность мыслить рационально и творчески, запоминать информацию и анализировать её, а также мыслить духовными категориями.

Мнения учёных

Биокомпьютер должен будет мыслить так же, как и человек, и думать не в двоичной системе, а мыслеобразами. Получается, что он вполне себе живое существо. Исследователи уверены, что в ближайшее время человечеству не стоит переживать по поводу обретения машиной разума.Пройдут десятилетия прежде, чем создадут биокомпьютер, который будет удовлетворять всем критериям современной машины. 

Томас Хартунг заявляет, что во избежания в будущем каких-либо проблем искусственный мозг и искусственный интеллект всегда должны контролироваться человеком. По его словам, машины не должны принимать решения в отношении людей.

Кое-кто из экспертов считает, что биокомпьютер со временем может потерять актуальность. Возможно, со временем изменится само представление о современных компьютерах. Ведь по мнению американского футуриста Рэймонда Курцвейла, в середине века человек и технологии станут едины. Тогда зачем биокомпьютер киборгу, если он и человек, и машина в одном лице?

Технология сохранения памяти семьи

Что останется неизменным, так это желание сохранять тёплые воспоминания, то, что вдохновляет, радует и придаёт уверенности в завтрашнем дне. Сегодня существует способ сберечь воспоминания о своей семье – для этого стоит воспользоваться Цифровой капсулой времени. Вы можете бережно упаковать в капсулу биографию родителей, их достижения и мысли, которые могут стать воодушевляющими цитатами; историю своей жизни и уникальный опыт. Такая персональная виртуальная книга с фотографиями и видеосюжетами станет лучшим «хранилищем» воспоминаний, к которому вы сможете не раз возвращаться.