“OI” Yeni Yapay Zeka mı? Biyobilgisayarlar Bir Gün İnsan Beyin Hücreleri Üzerinde Çalışabilir
Geleceğin bilgisayarları insan beyin hücreleriyle çalışabilir mi? Johns Hopkins Üniversitesi’nden bir grup araştırmacı kesinlikle böyle düşünüyor. Frontiers in Science dergisinde yayınlanan bir makalede ekip, insan beynindeki hücrelerle çalışan biyobilgisayarlar geliştirmeyi amaçlayan multidisipliner bir alan olan ‘organoid zeka’ için planlarını özetliyor. Böyle bir gelişme sadece modern bilgi işlemin yeteneklerini büyük ölçüde genişletmekle kalmaz, aynı zamanda yeni çalışma alanları da açabilir.
Organoidler, tipik olarak kök hücrelerden türetilen ve bir organın ana işlevsel ve mimari karmaşıklığını taklit eden küçük, kendi kendini organize eden 3D dokulardır. Vücuttaki doku ve organ sayısı kadar organoid türü olması mümkündür. Bilim insanları bugüne kadar bağırsak, karaciğer, pankreas, böbrek, prostat, akciğer, optik kap ve beyin için organoid kültürler üretti ve daha fazlası da yolda gibi görünüyor.
Bu dokular, bilim insanlarının hayvan modelleriyle ilişkili geleneksel yöntemlere dayanmayan insan hastalıklarını incelemeleri için benzersiz fırsatlar sunmaktadır. İnsan vücuduna özgü olan ve hayvanlar üzerinde modellenemeyen biyolojik süreçler olduğundan, hayvan modellerine olan güven tarihsel olarak tedavi keşfinde bir darboğaza yol açmıştır. Organoidlerin geliştirilmesi bu sınırlamaların üstesinden gelmeyi vaat ediyor. Ancak Johns Hopkins Üniversitesi’ndeki ekip organoid araştırmalarını tamamen farklı bir yöne doğru götürüyor.
Johns Hopkins Bloomberg Halk Sağlığı Okulu ve Whiting Mühendislik Okulu’nda çevre sağlığı bilimleri profesörü olan Thomas Hartung yaptığı açıklamada, “Bilgisayar ve yapay zeka teknoloji devrimini yönlendiriyor ancak bir tavana ulaşıyorlar” dedi. “Biyobilişim, mevcut teknolojik sınırlarımızı aşmak için hesaplama gücünü sıkıştırmaya ve verimliliğini artırmaya yönelik muazzam bir çabadır.”
2012 yılında Hartung ve meslektaşları, embriyonik kök hücrelere yeniden programlanmış insan derisi örneklerini kullanarak beyin organoidlerini büyütmeye ve bir araya getirmeye başladı. Her bir organoid yaklaşık 50.000 hücre içeriyor ve “i” harfinin üzerindeki nokta büyüklüğünde. Organoidler ayrıca öğrenme ve hatırlama gibi temel işlevleri sürdüren nöronlar ve diğer özellikleri de içeriyor. Bu da fütüristik bilgisayarlar inşa etmek için büyük bir potansiyel sunuyor.
Bu “biyolojik donanım” tarafından desteklenen bir bilgisayar, süper bilgisayarların enerji tüketim taleplerini hafifletebilir ve onları çok daha sürdürülebilir hale getirebilir. İnsan beyni, aritmetik gibi bilgileri işleme konusunda bilgisayarlardan daha yavaş olabilir, ancak mantıksal karar verme söz konusu olduğunda çok daha üstündür. Dahası, beyinlerin toplam depolama kapasitesi 2.500 terabayt olarak tahmin ediliyor ve 86-100 milyar nöron bağlantı kuruyor.
Hartung, “Beyin hala modern bilgisayarlarla kıyaslanamaz” dedi. “Kentucky’deki en son süper bilgisayar olan Frontier, 600 milyon dolarlık, 6.800 metrekarelik [632 metrekare] bir kurulum. Sadece geçen yılın Haziran ayında, ilk kez tek bir insan beyninin hesaplama kapasitesini aştı – ama bir milyon kat daha fazla enerji kullanarak.”
Organoid zekanın herhangi bir bilgisayar türüyle rekabet edebilmesi için biraz zaman geçmesi gerekse de Hartung, biyo-bilgisayarların silikon tabanlı muadillerinden önemli ölçüde daha hızlı, daha verimli ve daha güçlü olabileceğine ve çalışmak için enerjinin bir kısmına ihtiyaç duyacaklarına inanıyor.
Hartung, “Herhangi bir bilgisayar türüyle karşılaştırılabilir bir hedefe ulaşmamız on yıllar alacaktır” dedi. “Ancak bunun için finansman programları oluşturmaya başlamazsak, bu çok daha zor olacak.”
Ekip ayrıca araştırmalarının, özellikle nörogelişimsel bozukluklar ve nörodejenerasyon için ilaç testi konusunda yeni fırsatlar yaratacağını umuyor. Johns Hopkins’te çevre sağlığı ve mühendisliği alanında yardımcı doçent olarak görev yapan ve araştırmaların eş başkanlığını yürüten Lena Smirnova’ya göre, “Normal gelişim gösteren donörlerden alınan beyin organoidleri ile otizmli donörlerden alınan beyin organoidlerini karşılaştırmak istiyoruz”.
“Biyolojik hesaplamaya yönelik geliştirdiğimiz araçlar, hayvanları kullanmak ya da hastalara erişmek zorunda kalmadan otizme özgü nöronal ağlardaki değişiklikleri anlamamızı sağlayacak araçlarla aynıdır, böylece hastaların neden bu bilişsel sorunlara ve bozukluklara sahip olduklarının altında yatan mekanizmaları anlayabiliriz.”
Makale Frontiers in Science dergisinde yayımlandı.
Kaynak: https://www.iflscience.com
Derleyen: Figen Berber