07 دسامبر 2025، Mrigakshi Dixit -تصویر نمایشی: نورونهای مصنوعی میتوانند برای ساخت بیوکامپیوترها استفاده شوند.Getty Images
اگرچه ممکن است تخیلی به نظر برسد، اما ممکن است روزی شاهد ساخت سختافزار محاسباتی از سلولهای زنده مغز انسان به جای سیلیکون سنتی باشیم.یک بیوکامپیوتر از مواد مشتق شده از زیستشناسی، مانند DNA، پروتئینها یا بافت زنده (به عنوان مثال، نورونهای رشد یافته در آزمایشگاه) برای انجام وظایف محاسباتی استفاده میکند.
این فرآیند شامل رشد نورونها، توسعه آنها به خوشههای کوچک به نام ارگانوئیدها و سپس اتصال این خوشهها به الکترودها برای استفاده از آنها به عنوان کامپیوترهای کوچک است. و جالب اینجاست که این بیوکامپیوترها انرژی کمتری نسبت به نمونههای معمولی مصرف میکنند.
در حال حاضر، این فناوری بسیار جدید است. در حال حاضر، این زیسترایانهها فقط میتوانند فعالیتهای ساده را مدیریت کنند.
در سال ۲۰۲۲، شرکت استرالیایی Cortical Labs با موفقیت در بهکارگیری نورونهای مصنوعی برای انجام بازی کامپیوتری کلاسیک پونگ، خبرساز شد. نمونه دیگر، سیستم زیسترایانش «Brainoware» است که سلولهای زنده مغز را به یک کامپیوتر متصل میکند تا به تشخیص گفتار اولیه دست یابد.
و اخیراً، در ماه اوت، تیمی از دانشگاه بریستول گزارش داد که با موفقیت از ارگانوئیدهای مغز انسان حاوی نورون برای تشخیص حروف بریل استفاده کردهاند.تمرکز فعلی در چندین آزمایشگاه دانشگاهی و تجاری بر رشد نورونهای انسانی و تبدیل آنها به سیستمهای عملکردی قابل مقایسه با ترانزیستورهای بیولوژیکی است.
کارشناسان در تلاشند تا با راندمان شگفتانگیز قدرت مغز انسان که با کمتر از ۲۰ وات کار میکند و معادل یک میلیارد عملیات ریاضی در ثانیه را انجام میدهد، مطابقت داشته باشند.در مقابل، قدرتمندترین ابررایانهها، اگرچه قادر به مطابقت با سرعت مغز هستند، اما به یک میلیون برابر انرژی بیشتر نیاز دارند.
در مقاله Conversation، متخصص برام سروایز، کاندیدای دکترای مهندسی پزشکی در دانشگاه ملبورن، نوشت که پایه و اساس محاسبات زیستی تقریباً ۵۰ سال پیش آغاز شد.دانشمندان علوم اعصاب با رشد نورونها روی آرایههای الکترودی کوچک برای مطالعه الگوهای شلیک آنها شروع به کار کردند.
در اوایل دهه ۲۰۰۰، ارتباط دو طرفه اولیه بین نورونها و الکترودها ایده محاسبات بیوهیبریدی را ایجاد کرد، اما پیشرفت تا زمان دستیابی به موفقیت در سال ۲۰۱۳ در مورد ارگانوئیدهای مغزی کند بود.
این ارگانوئیدها ساختارهای سهبعدی شبیه مغز بودند که از سلولهای بنیادی رشد میکردند. اکنون روش تحقیقاتی استاندارد شامل استفاده از ارگانوئیدها است که اغلب با فناوری “ارگان روی تراشه” ادغام میشوند، هم برای آزمایش دارو و هم برای مطالعات رشدی.
این حوزه در سال ۲۰۲۲ وارد مرحله مهمی شد، زمانی که Cortical Labs مطالعهای را منتشر کرد که نشان میداد نورونهای کشتشده یاد میگیرند بازی پونگ را انجام دهند. این حوزه کمتر به خاطر علم خود و بیشتر به خاطر استفاده از اصطلاح بحثبرانگیز “احساس تجسمیافته” بدنام شد.
این امر محققان را بر آن داشت تا اصطلاح «هوش ارگانوئیدی» را معرفی کنند، که جذاب است اما با وجود تفاوتهای عملکردی، خطر معادلسازی با هوش مصنوعی پیشرفته را به همراه دارد.
نکته مهم این است که حاکمیت اخلاقی عقب مانده است، زیرا چارچوبهای فعلی، ارگانوئیدها را فقط به عنوان ابزارهای زیستپزشکی در نظر میگیرند. نویسنده اظهار میدارد که این امر باعث درخواستهای فوری برای بهروزرسانی دستورالعملهای اخلاقی برای همگام شدن با سرعت سریع تجاریسازی شده است.
در این مقاله آمده است: «در حالی که رفتار شبکه پیچیده حتی بدون تحریک خارجی زیاد در حال ظهور است، متخصصان عموماً موافقند که ارگانوئیدهای فعلی نه هوشیار هستند و نه نزدیک به آن.»
شرکتها و مؤسسات دانشگاهی در سراسر جهان (از جمله ایالات متحده، سوئیس، چین و استرالیا) در تلاش برای ساخت پلتفرمهای بیوهیبریدی هستند.
سرمایهگذاریهای تجاری مانند FinalSpark (ارائه دسترسی از راه دور به ارگانوئید) و Cortical Labs ارسال بیوکامپیوتر رومیزی CL1 مشتریانی فراتر از صنعت داروسازی، به ویژه محققان هوش مصنوعی را پیشبینی میکنند.
طبق گزارشها، جاهطلبیهای دانشگاهی نیز زیاد است، مانند پیشنهاد دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو، برای استفاده از ارگانوئیدها برای پیشبینی نشت نفت آمازون تا سال ۲۰۲۸.
در این زمینه، اولویتهای کاری فوری شامل پیشرفت مداوم، بازتولید و افزایش مقیاس سیستمهای نمونه اولیه است.
قابل توجه است که بسیاری از تیمها در حال بررسی ارگانوئیدها به عنوان جایگزینی برای مدلهای حیوانی در تحقیقات علوم اعصاب و سمشناسی هستند.یک چارچوب عملی برای ارزیابی چگونگی تأثیر مواد شیمیایی بر رشد اولیه مغز پیشنهاد شده است. به طور جداگانه، ترکیب نورونها و سیستمهای الکترونیکی نویدبخش پیشبینی بهتر فعالیت مغز مرتبط با صرع بوده است.
