به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، پیشرفت‌های اخیر در ایجاد ارگانوئیدهای مغزی مشتق شده از سلول‌های بنیادی انسان، نوید بررسی جنبه‌های مهم مولکولی و سلولی یادگیری و حافظه و احتمالاً جنبه‌های شناخت فعالیت و عملکرد مغز در شرایط آزمایشگاهی را می‌دهد. با وجود سابقه چشمگیر هوش مصنوعی، قدرت محاسباتی آن در مقایسه با مغز انسان کمرنگ است. اکنون، دانشمندان از یک مسیر جدید و متحول برای پیشبرد محاسبات پرده برداری می‌کنند: هوش ارگانوئید، که در آن  از ارگانوئیدهای مغز رشد یافته در آزمایشگاه به عنوان سخت افزار بیولوژیکی عمل می‌کنند. آنها طرح خود را برای دستیابی به این هدف در مجله علمی Frontiers in Science بیان کرده اند.

هوش مصنوعی (AI)

هوش مصنوعی (AI) مدتهاست که از مغز انسان الهام گرفته شده است. تاکنون نیز این رویکرد بسیار موفق بوده است، هوش مصنوعی دستاوردهای چشمگیری دارد - از تشخیص بیماری‌ها گرفته تا سرودن شعر. با این حال، مدل اصلی از بسیاری جهات عملکرد بهتری نسبت به ماشین‌ها دارد. به همین دلیل است که، برای مثال، می‌توانیم با آزمایش‌های تصویری «انسانیت خود را ثابت کنیم». چه می‌شد اگر به جای تلاش برای شبیه‌تر کردن هوش مصنوعی، مستقیماً به سراغ منبع می‌رفتیم؟ بنابراین در همین راستا دانشمندان در رشته‌های مختلف در حال کار ایجاد بیوکامپیوترهای جدیدی هستند که در آن نحوه کشت سه بعدی سلول‌های مغز، به نام ارگانوئیدهای مغز، به عنوان سخت‌افزار بیولوژیکی عمل می‌کنند. پروفسور Thomas Hartung از دانشگاه جانز هاپکینز می‌گوید: «ما این حوزه میان رشته ای جدید را «هوش ارگانوئیدی (OI) می‌نامیم. "جامعه ای از دانشمندان برتر برای توسعه این فناوری گرد هم آمده اند، که ما معتقدیم عصر جدیدی از محاسبات زیستی سریع، قدرتمند و کارآمد را راه اندازی خواهد کرد."

ارگانوئیدهای مغز چیست و چرا باید کامپیوترهای خوبی بسازند؟

ارگانوئیدهای مغز نوعی کشت سلولی رشد یافته در آزمایشگاه هستند. اگرچه ارگانوئیدهای مغز «مغز کوچک» نیستند، اما ازجنبه‌های کلیدی عملکرد و ساختار مغز مانند نورون‌ها و سایر سلول‌های مغزی که برای عملکردهای شناختی مانند یادگیری و حافظه ضروری هستند، برخورداند. همچنین، در حالی که بیشتر کشت‌های سلولی مسطح هستند، ارگانوئیدها ساختاری سه بعدی دارند. همین نحوه کشت، تراکم سلولی کشت را 1000 برابر افزایش می‌دهد، به این معنی که نورون‌ها می‌توانند ارتباطات بسیار بیشتری ایجاد کنند. اما حتی اگر ارگانوئیدهای مغز تقلید خوبی از مغز باشند، چرا باید کامپیوترهای خوبی بسازند؟ مغز انسان در پردازش اطلاعات ساده، مانند محاسبات، کندتر از ماشین‌ها است، اما در پردازش اطلاعات پیچیده بسیار از ماشین‌ها پیشی می‌گیرد، زیرا مغزها با داده‌های کم و/یا نامشخص بهتر برخورد می‌کنند. مغزها می توانند هم پردازش متوالی و هم پردازش موازی را انجام دهند (در حالی که رایانه ها فقط می توانند اولی را انجام دهند)، و در تصمیم گیری در مجموعه داده‌های بزرگ، بسیار ناهمگن و ناقص و سایر اشکال چالش برانگیز پردازش، از رایانه‌ها بهتر عمل می‌کنند.

با این همه، آیا  درنهایت رایانه‌ها از مغزها باهوش‌تر و سریع‌تر هستند؟

برتری مغز نسبت به کامپیوتر

هارتانگ توضیح داد: «در حالی که کامپیوترهای مبتنی بر سیلیکون مطمئناً با اعداد بهتر هستند، ولی مغزها در یادگیری بهتر هستند. به عنوان مثال، AlphaGo ( هوش مصنوعی که بازیکن شماره یک Go جهان در سال 2017 را شکست داد) بر اساس داده‌های 160000 بازی آموزش دید. یک نفر برای تجربه این تعداد بازی باید بیش از 175 سال روزی پنج ساعت بازی کند. ولی با این حال، مغزها نه تنها یادگیرندگان برتر هستند، بلکه انرژی کارآمدتری نیز دارند. به عنوان مثال، مقدار انرژی صرف شده برای آموزش AlphaGo بیش از آن چیزی است که برای حفظ یک بزرگسال فعال برای یک دهه نیاز است. هارتانگ افزود: «مغزها همچنین ظرفیت شگفت انگیزی برای ذخیره اطلاعات دارند که حدود 2500 ترابایت تخمین زده می‌شود. ما در حال رسیدن به محدودیت‌های فیزیکی رایانه‌های سیلیکونی هستیم، زیرا نمی‌توانیم ترانزیستورهای بیشتری را در یک تراشه کوچک قرار دهیم. اما مغز کاملاً متفاوت است. حدود 100 میلیارد نورون دارد که از طریق بیش از 1015 نقطه اتصال به هم متصل شده اند. این یک تفاوت قدرت بسیار زیاد در مقایسه با فناوری فعلی ما است."  ولی با ین وجود با OI، ما می‌توانیم جنبه‌های شناختی شرایط عصبی را نیز مطالعه کنیم. به عنوان مثال، ما می‌توانیم شکل‌گیری حافظه را در ارگانوئیدهای مشتق شده از افراد سالم و بیماران آلزایمر مقایسه کنیم و سعی کنیم نقص‌های نسبی را ترمیم کنیم. ما همچنین می‌توانیم از OI برای آزمایش اینکه آیا برخی از مواد مانند آفت‌کش‌ها باعث ایجاد مشکلات حافظه یا یادگیری می‌شوند، استفاده کنیم.

در نظر گرفتن ملاحظات اخلاقی

ایجاد ارگانوئیدهای مغز انسان که می‌توانند یاد بگیرند، به خاطر بسپارند و با محیط خود تعامل داشته باشند، ودرا امه نیز سؤالات اخلاقی پیچیده ای را ایجاد می‌کنند. به عنوان مثال، آیا آنها می‌توانند آگاهی را حتی به شکل ابتدایی توسعه دهند؟ آیا ممکن است درد یا رنج را تجربه کنند؟ و مردم چه حقوقی در مورد ارگانوئیدهای مغزی ساخته شده از سلول‌هایشان خواهند داشت؟  نویسندگان به شدت از این مسائل آگاه هستند. هارتانگ گفت: "بخش کلیدی چشم انداز ما توسعه OI به شیوه ای اخلاقی و مسئولیت پذیر اجتماعی است." به همین دلیل، ما از همان ابتدا با علمای اخلاق برای ایجاد یک رویکرد «اخلاق تعبیه‌شده» همکاری کرده‌ایم. همه مسائل اخلاقی به طور مستمر توسط تیم‌های متشکل از دانشمندان، متخصصان اخلاق و مردم، با پیشرفت تحقیقات، ارزیابی می‌شوند.»

چقدر با اولین هوش ارگانوئید فاصله داریم؟

اگرچه OI هنوز در مراحل اولیه خود است، مطالعه اخیراً منتشر شده توسط یکی از نویسندگان همکار مقاله - دکتر برت کاگان از آزمایشگاه های کورتیکال - اثبات این مفهوم را ارائه داده شده است. تیم او نشان داد که یک کشت سلولی نرمال و مسطح مغز می‌تواند بازی ویدیویی Pong را یاد بگیرد. هارتانگ افزود: "تیم آنها در حال حاضر این کار را با ارگانوئیدهای مغزی آزمایش می‌کنند." و من می‌توانم بگویم که تکرار این آزمایش با ارگانوئیدها تعریف اولیه OI را برآورده می‌کند. زیرا با OI، ما می‌توانیم جنبه‌های شناختی شرایط عصبی را نیز مطالعه کنیم. به عنوان مثال، ما می‌توانیم شکل‌گیری حافظه را در ارگانوئیدهای مشتق شده از افراد سالم و بیماران آلزایمر مقایسه کنیم و سعی کنیم نقص‌های نسبی را ترمیم کنیم. ما همچنین می‌توانیم از OI برای آزمایش اینکه آیا برخی از مواد مانند آفت‌کش‌ها باعث ایجاد مشکلات حافظه یا یادگیری می‌شوند، استفاده کنیم. از اینجا به بعد، فقط ایجاد جامعه، ابزارها و فناوری‌ها برای تحقق پتانسیل کامل OI است.»

پایان مطلب/.