08:32:02

İsviçreli Bilim İnsanları Canlı Beyin Hücreleriyle Bilgisayarlar Üretiyor

İsviçreli bir biyoteknoloji laboratuvarı, insan beyni organoidlerini işlemci olarak kullanarak biyobilgisayar alanında öncü oluyor ve daha yeşil yapay zekâ ile zihne dair daha derin bir anlayış için umut veriyor. İsviçre, Vevey’de bulunan bir laboratuvarda bilim insanları, silikon çipler yerine canlı insan beyin hücreleriyle çalışan bilgisayarlar geliştirerek teknoloji ve biyolojinin sınırlarını zorluyor…

Kurucu ortak Fred Jordan liderliğindeki biyoteknoloji girişimi FinalSpark, biyobilgisayar olarak bilinen bu yenilikçi alanın –veya bazılarının adlandırdığı gibi ıslak yazılım*– öncülerinden. Çalışmaları, bilişimin temellerine meydan okuyarak enerji verimliliği, zekânın doğası ve bilincin sınırları hakkında derin sorular ortaya çıkarıyor.

FinalSpark‘ın yaklaşımı alışılmadık olduğu kadar büyüleyici de. Şirket, beynin karmaşıklığını giderek daha gelişmiş silikon yarı iletkenlerle taklit etme yarışına devam etmek yerine, gerçeği kullanıyor. Jordan, laboratuvar turu sırasında, “Taklit etmeye çalışmak yerine, gerçeği kullanalım," dedi. Dawn‘a göre bu felsefe, isimsiz insan derisi bağışçılarından elde edilen kök hücrelerden yetiştirilen, beyin organoidleri olarak adlandırılan insan nöron kümelerinin biyoişlemciler haline getirilmesine yol açtı. Bir meyve sineği larvasının beyni büyüklüğündeki bu organoidler, besin açısından zengin sıvılarda canlı tutuluyor ve bir dizi elektrotla izleniyor.

• FinalSpark, kök hücrelerden yetiştirilen beyin organoidleri adı verilen canlı insan beyin hücre kümelerini kullanarak biyobilgisayarlar geliştiriyor.

• Nöronlardan üretilen biyoişlemciler, silikon çiplere kıyasla çok daha fazla enerji verimliliğine sahip ve geleneksel üretim etkileri olmadan yeniden üretilebiliyor.

• Dünya çapındaki araştırmacılar bu organoidleri, bilişim potansiyelini ve nörolojik bozukluk çalışmalarını araştırmak için kullanıyorlar, ancak organoidlerin ömrü yaklaşık altı ay ile sınırlı.

Neden bu kadar ileri gidiliyor? Cevap kısmen enerji. ChatGPT gibi modelleri çalıştıran süper bilgisayarlar tarafından körüklenen yapay zekâ patlaması, enerji taleplerini hızla artırarak iklim hedeflerini tehdit etti ve bazı teknoloji devlerini nükleer enerjiyi düşünmeye zorladı. Ancak Jordan, Daily Times‘a yaptığı açıklamada, biyolojik nöronların yapay nöronlardan bir milyon kat daha fazla enerji verimliliğine sahip olduğunu belirtti. Ayrıca, geleneksel çip üretiminin arz kısıtlamaları ve çevresel etkilerinden kaçınarak laboratuvarda sonsuza dek çoğaltılabileceklerini söyledi.

Bu canlı işlemcileri yaratma süreci oldukça zahmetlidir. Bilim insanları kök hücrelerle başlayıp onları nöronlara dönüştürüyor. Daha sonra bunlar, milimetre genişliğinde beyin organoidleri hâlinde kümeleniyor. Elektrotlar bağlanıyor ve araştırmacılar organoidleri küçük elektrik akımlarıyla uyararak tepkilerini izleyebiliyor. Ortaya çıkan sinirsel aktivite (ani yükselmeler veya sessizlikler), klasik bilgisayarların birler ve sıfırlar dizisine benzer dijital sinyallere dönüştürülebiliyor.

Ancak canlı hücrelerle çalışmak benzersiz zorluklar sunar. Bristol Üniversitesi‘nden araştırmacı Benjamin Ward-Cherrier‘in belirttiği gibi, “Robotlarla çalışmak buna kıyasla çok kolaydır." FinalSpark‘ın organoidlerinden birini, farklı Braille harflerini ayırt edebilen basit bir robotun beyni olarak kullandılar. Ancak laboratuvarda yaşamın kırılganlığı her zaman mevcuttur; bir deneyin ortasında organoid ölür ve ekip yeniden başlamak zorunda kalır. FinalSpark‘a göre organoidler genellikle altı aya kadar hayatta kalır; bu, silikon çiplerin neredeyse sonsuz çalışma süresiyle keskin bir tezat oluşturuyor.

Bu engellere rağmen, araştırma camiası hareketli. Dünya genelinde on üniversite, FinalSpark‘ın biyoişlemcileriyle deneyler yapıyor ve yalnızca hesaplama potansiyellerini değil, aynı zamanda beynin kendisini anlamadaki değerlerini de keşfediyor. Johns Hopkins Üniversitesi‘nden araştırmacı Lena Smirnova, benzer organoidleri kullanarak Alzheimer ve otizm gibi nörolojik bozuklukları inceliyor ve yeni tedavilerin kapısını aralamayı umuyor. Smirnova, verdiği demeçte, “Biyobilgisayar, şu anda biyomedikal araştırmalar için teknolojinin ‘kolayca elde edilebilir’ kullanımının aksine, daha çok ‘hayal ürünü’ – ancak bu durum önümüzdeki 20 yıl içinde önemli ölçüde değişebilir," dedi.

FinalSpark‘ın laboratuvarı tam bir aktivite ve merak yuvası. Şirket, organoidlerinin sinirsel örüntülerini canlı olarak web üzerinden yayımlayarak halkın bu mini beyinleri iş başında görmesini sağlıyor. Görüntü hem büyüleyici hem de biraz ürkütücü; görünmez ipuçlarına tepki olarak ekranlarda çizgiler yükseliyor. Özellikle kafa karıştırıcı bir gözlemde, bilim insanları, hücrelerin böyle bir olayı algılamak için bilinen bir duyusal mekanizması olmamasına rağmen, organoidlerin sinirsel aktivitesinin, onları içeren buzdolabı kapağı her açıldığında aniden yükseldiğini fark ettiler. Jordan, “Kapının açıldığını nasıl algıladıklarını hâlâ anlayamıyoruz," diye itiraf ediyor. Bu, beynin en ilkel hallerinde bile ne kadar çok bilinmeyeni olduğunu gösteriyor.

Canlı ile yapay arasındaki sınırı aşan her teknolojide olduğu gibi, etik kaygılar büyük önem taşır. Canlı insan hücrelerini –ne kadar ilkel olursa olsun– bilgisayar işlemcisi olarak kullanma fikri, bilinç, duyarlılık ve sorumluluk hakkında sorular doğurur. İlgili tüm bilim insanları, bu organoidlerin bilince benzer bir şey geliştirebileceği fikrini hemen reddederler. Jordan da, “Bu, felsefenin sınırındadır," diyerek FinalSpark’ın etikçilerle yakın işbirliği içinde olduğunu belirtti. Ağrı reseptörlerinden yoksun olan organoidler, insan beynindeki 100 milyar nörona kıyasla yaklaşık 10.000 nörona sahiptir. Yine de felsefi sorular devam etmektedir: Canlı dokuyu hesaplama için kullanmak ne anlama gelir? Bu mini beyinler bir gün farkındalık eşiğini geçebilir mi? Şimdilik fikir birliği kesin bir hayır, ancak tartışma henüz sonuçlanmış değil.

Biyobilgisayarın felsefi boyutunun ötesinde, pratik etkileri muazzamdır. Biyolojik nöronların vaat ettiği enerji tasarrufu ve ölçeklenebilirlik, gerçekleşirse, bilgisayar üretme ve yapay zekâyı çalıştırma biçimimizde devrim yaratabilir. Sadece çevresel faydaları bile devasa ve enerjiye aç veri merkezlerinin karbon ayak izini azaltmaya yardımcı olabilir.

Ancak belki de biyobilgisayarın en cezbedici vaadi, kendi zihinlerimizin gizemlerini aydınlatma potansiyelinde yatıyor. Ward-Cherrier‘in de belirttiği gibi, “Bilgisayar işlemlerinin ötesinde, biyobilgisayar nihayetinde beynimizin nasıl çalıştığı hakkında daha fazla şey ortaya çıkaracak." Bu organoidlerin bilgiyi nasıl işlediğini, uyaranlara nasıl tepki verdiğini ve çevreleriyle nasıl etkileşime girdiğini gözlemleyerek –ne kadar sınırlı olursa olsun– bilişin, öğrenmenin ve belki de bilincin temel prensiplerini anlamaya bir adım daha yaklaşabiliriz.

Şimdilik, ıslak yazılım henüz emekleme aşamasında. Bilgi işlem gücü, günümüz donanımınınkine yakın bile değil ve birçok teknik ve etik engel hâlâ mevcut. Ancak FinalSpark ve işbirlikçileri, mümkün olanın sınırlarını araştırmaya devam ediyor. Bir şey açıkça ortaya çıkıyor: biyoloji ve teknolojinin kesişimi, olasılıklar, zorluklar ve merakla dolu bir sınır. Biyobilgisayarın hikâyesi daha yeni başlıyor ve ortaya çıkardığı sorular yalnızca bilgi işlemin geleceğini değil, yaşamın kendisini anlamamızı da şekillendirebilir.

ISLAK YAZILIM* NEDİR?

“Islak yazılım” (wetware), terimi biyolojik sistemler ve bilgisayar teknolojisi arasındaki ara yüzü ifade eder. Daha teknik bir ifadeyle, elektronik bilgisayarlar yerine canlı hücreler veya biyolojik nöronlar kullanılarak yapılan bilgi işlem süreçlerini tanımlar.

Özellikleri şöyle özetlenebilir:

• Canlı hücre tabanlı: İşlemci olarak canlı nöronlar veya organoidler kullanılır.

• Enerji verimliliği yüksek: Biyolojik nöronlar, silikon çiplere göre çok daha az enerji harcar.

• Esnek ve kendini yenileyebilir: Hücreler laboratuvar ortamında çoğaltılabilir; geleneksel çip üretiminin sınırlamaları yoktur.

• Bilişsel potansiyel: Sadece hesaplama değil, bazı durumlarda öğrenme ve adaptif tepkiler üretme kapasitesine sahiptir.

Terim, aslında donanım (hardware), yazılım (software) ve biyoloji (wetware) kavramlarının birleşiminden gelir. “Islak” ifadesi, burada gerçek biyolojik dokunun kullanıldığını vurgular; yani silikon çipler değil, canlı doku çalışıyor.

Kısaca: Islak yazılım, bilgisayarı biyolojiyle birleştiren, canlı hücrelerle çalışan bilgi işlem teknolojisidir.

Bu içeriği beğendiyseniz lütfen çevrenizle paylaşınız…