Ερευνητική ομάδα στις ΗΠΑ κατασκευάζει ένα υβριδικό υπολογιστή κατασκευασμένο από τσιπάκια και ιστούς του ανθρώπινου εγκεφάλου. Ο υπολογιστής που ονομάζεται «Brainoware» αποτελεί προϊόν ενός αναπτυσσόμενου τομέα που ονομάζεται βιουπολογιστικός τομέας. Τα οργανοειδή είναι μία οργανωμένη συστάδα κυττάρων η οποία έχει δημιουργηθεί με ανθρώπινη επέμβαση. Η πρώτη ύλη των οργανοειδών μπορεί να είναι κύτταρα από ιστούς ενήλικου ανθρώπου ή βλαστοκύτταρα από έμβρυα

Η νέα τεχνολογία διαθέτει ένα οργανοειδές εγκεφάλου κατασκευασμένο από ανθρώπινα βλαστοκύτταρα, τα οποία βρίσκονται στην κορυφή μιας πλακέτας κυκλώματος που τροφοδοτεί το οργανοειδές πληροφορίες και διαβάζει τις αποκρίσεις του. Αυτό το βιολογικό-ηλεκτρονικό υβρίδιο ήταν σε θέση να αναγνωρίσει τα άτομα με φωνή και να κάνει προβλέψεις για ένα σύνθετο μαθηματικό πρόβλημα.

Οι ερευνητές ισχυρίζονται ότι η ανακάλυψη αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό βήμα προς τους υβριδικούς υπολογιστές, οι οποίοι συγχωνεύουν άνθρωπο και μηχανή για να εκτελέσουν πολύπλοκα υπολογιστικά προβλήματα χρησιμοποιώντας ένα κλάσμα της ισχύος που χρειάζονται οι συμβατικοί υπολογιστές. Μπορεί επίσης να υποστηρίξει την τεχνητή νοημοσύνη, δίνοντας τη δυνατότητα στους υπολογιστές να μιμούνται τον ανθρώπινο εγκέφαλο, είπαν οι επιστήμονες πίσω από το Brainoware.

Μαύρο κουτί

Το Brainoware είναι ένα παράδειγμα αυτού που οι επιστήμονες υπολογιστών αποκαλούν reservoir computing (υπολογισμό δεξαμενής σε ελεύθερη μετάφραση) όπου ένας υπολογιστής τροφοδοτεί πληροφορίες σε ένα πολύπλοκο δίκτυο, σε αυτήν την περίπτωση το οργανοειδές του εγκεφάλου, κάνοντας τις απαραίτητες επεξεργασίες εξαγωγής του αποτελέσματος.

Η ιδέα πίσω από το reservoir computing είναι ότι οι υπολογιστές που τροφοδοτούν πληροφορίες στον εγκεφαλικό ιστό και διαβάζουν την έξοδο μπορούν να εκπαιδευτούν ή να προσαρμοστούν, εκμεταλλευόμενοι την πολυπλοκότητα του οργανοειδούς χωρίς να απαιτείται πλήρης χάρτης ή κατανόηση των δικτύων κυττάρων του.

Με άλλα λόγια, το οργανοειδές είναι ένα είδος «μαύρου κουτιού» και οι επιστήμονες δεν χρειάζεται να γνωρίζουν ακριβώς πώς λειτουργεί για να το χρησιμοποιήσουν. Το οργανοειδές δεν είναι μέρος του εγκεφάλου ενός ζωντανού ατόμου, αλλά αναπτύσσεται από τα λεγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα, κύτταρα που μπορούν να τροποποιηθούν για να σχηματίσουν οποιονδήποτε τύπο ιστού σώματος.

Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Ιντιάνα Μπλούμινγκτον, το Πανεπιστήμιο της Φλόριντα και το Ιατρικό Κέντρο Παίδων του Νοσοκομείου του Σινσινάτι χρησιμοποίησαν πολυδύναμα βλαστοκύτταρα για να αναπτύξουν ανθρώπινα οργανοειδή φλοιού. Μετά από περίπου ένα μήνα ανάπτυξης, τα οργανοειδή περιείχαν διάφορους τύπους ανθρώπινων εγκεφαλικών κυττάρων, συμπεριλαμβανομένων των νευρώνων, των νευρικών προγονικών κυττάρων που αναπτύσσονται σε διάφορα εγκεφαλικά κύτταρα και των κυττάρων του νευρικού συστήματος που ονομάζονται αστροκύτταρα.

Αυτά τα οργανοειδή μιμούνται πολύ βασικές πτυχές του ανθρώπινου εγκεφαλικού φλοιού, της επιφάνειας του εγκεφάλου που εκτελεί βασικές λειτουργίες όπως η μάθηση, η λογική και η επίλυση προβλημάτων. Σε ένα πείραμα αναγνώρισης ομιλίας, ζητήθηκε από το Brainoware να αναγνωρίσει διαφορετικές φωνές ανδρών γιαπωνέζων από μια συλλογή 240 ηχητικών κλιπ.

Στις πρώτες δοκιμές, πέτυχε μόνο περίπου 51 τοις εκατό ακρίβεια. Αλλά μετά από μερικές ημέρες προπόνησης, η απόδοσή του βελτιώθηκε σε 78 τοις εκατό ακρίβεια. «Αυτά τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι η ηλεκτρική διέγερση κατά τη διάρκεια της προπόνησης μπορεί να ενεργοποιήσει την άνευ επίβλεψης εκμάθηση του Brainoware για τη βελτίωση της υπολογιστικής απόδοσης αναδιαμορφώνοντας τη λειτουργική συνδεσιμότητα του οργανοειδούς» αναφέρουν οι ερευνητές σε δημοσίευση τους στην επιθεώρηση «Nature Electronics».

Οι συνδέσεις

Τα οργανοειδή δεν μπορούν να «σκεφτούν» και δεν διαθέτουν συνείδηση ​​με τον τρόπο που τη γνωρίζουμε, αλλά έχουν τη φυσική ικανότητα να δημιουργούν νέες συνδέσεις. Ένα σημαντικό μέρος αυτού που κάνει τον νέο υπολογιστή ισχυρό είναι η ικανότητα του ανθρώπινου εγκεφάλου να αναδιοργανώνεται. Υπό κανονικές συνθήκες, ο ανθρώπινος εγκέφαλος θα σχηματίσει νέες συνδέσεις ως απάντηση σε νέες εμπειρίες – σχηματίζοντας μνήμες και δεξιότητες μάθησης, οι οποίες αποθηκεύονται στις συνδέσεις μεταξύ των νευρώνων.

Και αυτό φαίνεται να συμβαίνει με την Brainoware. Σε ένα άλλο τεστ για τις ικανότητές του στην επίλυση προβλημάτων, οι επιστήμονες ανέθεσαν στην Brainoware να προβλέψει έναν χάρτη Hénon, έναν χαοτικό τύπο μη γραμμικής μαθηματικής εξίσωσης. Όπως και στην άσκηση αναγνώρισης ομιλίας, το σύστημα βελτίωσε την ακρίβειά του μετά από πολλά συστήματα προπόνησης. Μετά από τρεις μήνες ανάπτυξης, τα εγκεφαλικά οργανοειδή περιείχαν νευρικά προγονικά κύτταρα που μπορούν να αναπτυχθούν σε νευρώνες, καθώς και σε ώριμους νευρώνες.

Naftemporiki.gr

Ένα βήμα πιο κοντά στη δημιουργία ενός κβαντικού υπολογιστή έκανε η IBM. O αμερικανικός κολοσσός κατασκευής υπολογιστών παρουσίασε ένα κβαντικό τσιπ που διαθέτει 1,121 qubits και είναι το ισχυρότερο κβαντικό τσιπ που έχει κατασκευαστεί μέχρι σήμερα. H δημιουργία κβαντικών υπολογιστών αποτελεί το ιερό δισκοπότηρο στον τομέα της πληροφορικής αφού αυτοί οι υπολογιστές αναμένεται φέρουν επανάσταση στον σύγχρονο κόσμο. Η χρήση των κβαντικών υπολογιστών πιστεύεται ότι θα φέρει αδιανόητη ώθηση σε κάθε τομέα της επιστήμης και της τεχνολογίας.

Τα τελευταία 15 χρόνια πολλές εταιρείες έχουν παρουσιάσει διαφόρων ειδών τσιπ τα οποία υποστηρίζουν ότι έχουν κβαντικές ιδιότητες και μπορούν να αποτελέσουν τους πυρήνες κβαντικών υπολογιστών. Όμως η κρατούσα θέση της επιστημονικής κοινότητας είναι ότι κανένα από αυτά τα τσιπ δεν καλύπτουν τις προϋποθέσεις (ή τουλάχιστον όλες εξ αυτών) που απαιτούνται για να λογίζονται ως κβαντικά και απλά είναι πιο εξελιγμένα τσιπ της υπάρχουσας συμβατικής τεχνολογίας υπολογιστών. Με απλά λόγια αυτό σημαίνει ότι αυτά τα τσιπ μπορούν να οδηγήσουν στην κατασκευή νέων ταχύτερων υπολογιστών ή υπερυπολογιστών αλλά όχι κβαντικών συστημάτων.

Οι ειδικοί υποστηρίζουν ότι θα χρειαστούν ακόμη πολλές δεκαετίες συνεχούς εξέλιξης της τεχνολογίας για να δούμε ένα πραγματικό κβαντικό υπολογιστή. Παρόλα αυτά διάφορες εταιρείες συνεχίζουν να παρουσιάζουν τσιπάκια τα οποία χαρακτηρίζουν κβαντικά και όταν αυτό το κάνει το διαχρονικά κορυφαίο όνομα του τομέα των υπολογιστών, η IBM, είναι επόμενο να προκαλείται έντονο ενδιαφέρον.

Τα qubits

Στους υπολογιστές, η μονάδα πληροφορίας είναι το bit, το οποίο λαμβάνει τιμές είτε «0» είτε «1» και οι πληροφορίες αποθηκεύονται ως συνδυασμοί των δύο αυτών ψηφίων. Στους κβαντικούς υπολογιστές, το αντίστοιχο του bit είναι το κβαντικό bit, ή qubit. Χάρη σε μια κβαντική ιδιότητα που ονομάζεται υπέρθεση, το qubit μπορεί να λαμβάνει τιμές «0» ή «1» ή και τα δύο μαζί. Αυτή η ιδιότητα έχει ως αποτέλεσμα να αυξάνεται με γεωμετρική πρόοδο η μνήμη και η ταχύτητα των κβαντικών υπολογιστών. Όγκος δεδομένων που με τους σημερινούς υπολογιστές, ακόμη και τους πιο ισχυρούς, απαιτείται χρονικό διάστημα πολλών ετών για να γίνει η επεξεργασία τους με τους κβαντικούς υπολογιστές η επεξεργασία θα γίνεται πριν προλάβει ο ερευνητής που πάτησε το enter να πιει τον καφέ του.

H IBM έχει παρουσιάσει κατά καιρούς κβαντικά τσιπάκια όπως πριν δύο χρόνια τον «Αετό» που διέθετε 127 qubits και πέρυσι ένα ακόμη τσιπάκι με 433 qubits. Η εταιρεία παρουσίασε τώρα τον «Κόνδορα» που διαθέτει 1,121 qubits δείχνοντας ότι η κβαντική τεχνολογία που αναπτύσσει εξελίσσεται δυναμικά και γρήγορα αφού με αυτόν τον ρυθμό στο τέλος της δεκαετίας θα έχει κατασκευάσει κβαντικά τσιπάκι που θα μπορούν πιθανώς να υποστηρίξουν την παρουσία κάποιων έστω και πρώιμων κβαντικών υπολογιστών.

Naftemporiki.gr