الحوسبة الحيوية باستخدام أدمغة بشرية مصغرة تقود ثورة جديدة في عالم المعالجات الحاسوبية، من خلال حقن خلايا دماغية بشرية بسائل غني بالمغذيات يحافظ على حياتها، ما يمكّن هذه الخلايا من تغذية نماذج حاسوبية فريدة بعيدة عن التقليد. هذا المجال المبتكر “الحوسبة الحيوية” أو “Wetware” يفتح أفقًا جديدًا لاستكشاف قدرات الدماغ البشري في مجال الحوسبة، بينما تجري الأبحاث في مختبر بمدينة فيفي السويسرية، حيث يرى الباحثون إمكانية استبدال الرقائق السيليكونية التقليدية بمعالجات بيولوجية تعتمد على خلايا دماغ الإنسان.
لماذا تعتبر الحوسبة الحيوية باستخدام أدمغة بشرية مصغرة مستقبل المعالجات الحاسوبية؟
الرقائق المصنوعة من السيليكون تُحاكي عمل الدماغ البشري والشبكات العصبية بشكل مستمر، ومع ذلك يؤكد فريد جوردان، المؤسس المشارك لشركة FinalSpark السويسرية الناشئة، أن التجربة مع الدماغ الحقيقي تمثل نقلة نوعية تختلف جذريًا عن التقليد. يعتقد جوردان أن المعالجات التي تعتمد على خلايا الدماغ البشري ستتفوق يوماً على الرقائق الاصطناعية التي تدعم طفرة الذكاء الاصطناعي الحالية، خاصة مع المشكلة المتزايدة لاستهلاك الطاقة الهائل في تقنيات الذكاء الاصطناعي.
ويلفت جوردان الانتباه إلى أن الخلايا العصبية البيولوجية تفوق بكفاءة استخدام الطاقة بمليون مرة مقارنةً مع الخلايا العصبية الاصطناعية، وهذا يرجح إمكانية إنتاج كميات غير محدودة من هذه المعالجات في المختبر، بعكس الرقائق الإلكترونية التي تعتمد على عمليات تصنيع ضخمة يصعب توسيعها بسهولة. رغم ذلك، لا تزال الأدمغة المصغرة التي تصنعها FinalSpark ضعيفة الأداء مقارنة بمعايير الحوسبة المعاصرة، ما يشكل تحديًا قائمًا أمام تطوير هذه التقنية.
كيف تُصنع المعالجات الحيوية معتمدة على خلايا دماغية بشرية؟
تعتمد الحوسبة الحيوية على تصنيع المعالجات البيولوجية من خلال عدة مراحل دقيقة، تبدأ بشراء خلايا جذعية قادرة على التحول إلى أنواع مختلفة من خلايا جسم الإنسان. بعد ذلك، يتم تحويل هذه الخلايا الجذعية إلى خلايا عصبية تتصل مع بعضها لتشكل مجموعات ميليمترية تعرف باسم عُضيات الدماغ، وهي تشبه دماغ يرقة ذبابة الفاكهة تقريبًا حسب ما يفسر جوردان.
ويشير جوردان إلى أن هذه العُضيات تخضع لربط أقطاب كهربائية بالخلايا العصبية، مما يتيح التنصت على نشاطها العصبي بدقة عالية. بعد ذلك، يُحفز الباحثون هذه العُضيات بتيار كهربائي صغير، وباستجابة الخلايا لها تُعاد إنتاج البتات الرقمية (0 و1) التي تشكل أساس عمليات الحوسبة التقليدية.
- شراء خلايا جذعية قابلة للتحول
- تحويلها إلى خلايا عصبية متصلة
- تشكيل عُضيات دماغية صغير الحجم
- توصيل أقطاب كهربائية لمراقبة النشاط العصبي
- تحفيز العُضيات لتوليد إشارات الحوسبة
وفي الوقت الحالي، تشارك عشر جامعات في تجارب على عُضيات FinalSpark عبر الإنترنت، حيث تعرض الشركة صورًا حية لحالة الخلايا العصبية أثناء العمل. ومن أبرز المشاريع استخدام عُضيات دماغية في روبوت بجامعة بريستول البريطانية لتمييز حروف برايل، التي تعتمد على اللمس لدى الأشخاص ذوي الإعاقات البصرية.
التحديات والفرص في تطوير الحوسبة الحيوية باستخدام أدمغة بشرية مصغرة
رغم الأهمية المتزايدة لحقل الحوسبة الحيوية، تواجه هذه التقنية عدة تحديات جوهرية، أهمها كيفية ترميز البيانات بطريقة يفهمها العُضي، ومحاولة تفسير الإشارات التي تُنتجها الخلايا العصبية. يوضح الباحث بنجامين وارد-شيرير، أن التعامل مع الروبوتات أبسط بكثير مقارنة بالتعامل مع خلايا حية، حيث تتطلب المعالجات البيولوجية رعاية دقيقة بسبب قابلية هذه الخلايا للموت، وهو ما واجه فريقه شخصيًا عند فقدانهم عُضيًا في منتصف التجارب واضطروا لإعادة العمل من الصفر.
وفقًا لشركة FinalSpark، تمتلك العضيات العصبية القدرة على العيش حتى ستة أشهر، مما يوفر فترة كافية لإجراء التجارب وتطوير التطبيقات العملية. تتجه الأبحاث إلى تحسين كفاءة هذه المعالجات الحيوية لتتمكن من المنافسة مع التقنيات القائمة، مع الإشارة إلى أن هذه الطريقة قد تضع حداً لمشكلة الاستهلاك المفرط للطاقة التي تعاني منها أنظمة الذكاء الاصطناعي الحديثة.
| الميزة | الوصف |
|---|---|
| كفاءة الطاقة | الخلايا العصبية البيولوجية أكثر كفاءة بمليون مرة من الاصطناعية |
| عمر العضيات | يمكن أن تظل حية حتى ستة أشهر |
| التحديات التقنية | ترميز البيانات وتفسير الإشارات العصبية |
