Bilim insanlarından çığır açan buluş! İnsan beyninden 'düşünebilen' bilgisayar yaptılar

Bir grup bilim insanı, laboratuvarda yetiştirilen insan beyni dokusunu geleneksel devrelerle birleştiren ve ses tanıma gibi görevleri yerine getirebilen hibrit bir biyobilgisayar geliştirdi. Söz konusu teknoloji, bir gün yapay zeka (AI) sistemlerine entegre edilebilir veya nöroloji araştırmalarında geliştirilmiş beyin modellerinin temelini oluşturabilir.

Biyobilgisayar üretimi bilim dünyasında büyük ses getirdi... Nature Electronics dergisinde yayımlanan yeni bir makalede bilim insanları, elektronik ve insan beynine benzer dokulardan oluşan 'Brainoware' adı verilen hibrit bir bilgisayarı tanıttı.

Yeni teknoloji, insan kök hücrelerinden yapılmış bir beyin 'organoidi' içeriyor ve biyobilgisayar "düşünebiliyor". Bu biyolojik-elektronik karışımı, insanları seslerinden tanıyabildi ve karmaşık bir matematik problemine ilişkin tahminlerde bulunabildi.

Araştırmacılar, keşfin, geleneksel bilgisayarların ihtiyaç duyduğu gücün çok küçük bir kısmını kullanarak karmaşık bilgi işlem sorunlarını gerçekleştirmek için insan ve makineyi birleştiren hibrit bilgisayarlara doğru önemli bir adım olduğunu söylüyor.

BİYOBİLGİSAYARLAR YAPAY ZEKALI OLABİLİR

Brainoware'i geliştiren bilim insanları, bilgisayarların insan beynini taklit etmesini mümkün kılarak yapay zekayı da destekleyebileceğini söyledi.

İnsan beyni milyonlarca yıl boyunca gelişen doğal bir bilgisayardır.

Brainoware'in arkasındaki ekip makalede bu konu hakkında şöyle yazdı: "Elektronik bilgisayarlar daha karmaşık ve güçlü hale gelse bile, güç gereksinimleri söz konusu olduğunda beyin hala verimliliklerini gölgede bırakıyor. Bir insan beyni tipik olarak yaklaşık 20 watt harcarken, mevcut yapay zeka donanımı karşılaştırmalı bir yapay sinir ağını çalıştırmak için yaklaşık 8 milyon watt tüketiyor."

MELEZ BEYİN ORGANOİDİ DEVRE KARTININ ÜZERİNE ENTEGRE EDİLDİ

Yeni Brainoware bilgisayarında, insan kök hücrelerinden oluşan bir beyin 'organoidi', organoid bilgiyi besleyen ve cevaplarını okuyan bir devre kartının üzerine yerleştirildi.

Brainoware, bilgisayar bilimcilerinin 'rezervuar hesaplama' olarak adlandırdığı, bir bilgisayarın karmaşık bir ağa (bu çalışmada beyin organoidine) bilgi beslediği ve çıktıyı yorumladığı şeyin bir örneğidir. Rezervuar hesaplamanın arkasındaki fikir, beyin dokusuna bilgi besleyen ve çıktıyı okuyan bilgisayarların, tam bir haritaya veya hücre ağlarının anlaşılmasına gerek kalmadan organoidin karmaşıklığından yararlanılarak eğitilebilmesi veya ayarlanabilmesidir. Başka bir deyişle, organoid bir tür 'kara kutu'dur ve bilim insanlarının onu kullanmak için tam olarak nasıl çalıştığını bilmesine gerek yoktur.

Organoid, yaşayan bir insanın beyninin bir parçası değil ancak pluripotent kök hücreler olarak adlandırılan, herhangi bir vücut dokusu türünü oluşturmaya ikna edilebilen hücrelerden yetiştiriliyor.

İNSAN KÖK HÜCRELERİ KULLANILDI

Indiana Üniversitesi, Florida Üniversitesi ve Cincinnati Çocuk Hastanesi Tıp Merkezinden araştırmacılar, insan kortikal organoitlerini yetiştirmek için pluripotent kök hücreleri kullandı. Yaklaşık bir aylık büyümenin ardından organoidler, nöronlar, çeşitli beyin hücrelerine dönüşen nöral progenitör hücreler ve astrositler adı verilen bağışıklık hücreleri de dahil olmak üzere çeşitli türde insan beyin hücrelerini içeriyordu.

GELİŞTİRİLEN BİLGİSAYAR İNSAN SESLERİNİ TANIYABİLDİ

Bu organoidler, öğrenme, akıl yürütme ve problem çözme gibi temel işlevleri yerine getiren beyin yüzeyi olan insan serebral korteksinin çok temel yönlerini taklit etmekte.

Bir konuşma tanıma deneyinde Brainoware'den 240 ses klibinden oluşan bir koleksiyondaki farklı Japon erkek seslerini tanıması istendi. İlk testlerde yalnızca yüzde 51 civarında doğruluk elde edildi. Ancak birkaç günlük eğitimden sonra performansı yüzde 78'e yükseldi.

Çalışmada imzası bulunan ekip bu durumu, "Bu sonuçlar, eğitim sırasındaki elektriksel uyarının, organoidin işlevsel bağlantısını yeniden şekillendirerek bilgi işlem performansını artırmak için Brainoware'in denetimsiz öğrenimini tetikleyebileceğini gösteriyor" şeklinde değerlendirdi.

Organoidler 'düşünemez' ve bizim bildiğimiz anlamda bir bilince sahip değillerdir ancak yeni bağlantılar kurma konusunda doğal bir yeteneğe sahiptir. Yeni bilgisayarı güçlü kılan şeylerden biri de insan beyninin yeniden organize olma yeteneği.

Normal koşullar altında insan beyni, yeni deneyimlere cevap olarak yeni bağlantılar oluşturacak; nöronlar arasındaki bağlantılarda depolanan anıları ve öğrenme becerilerini oluşturacaktır. Brainoware'de olan da bu gibi görünüyor.

Problem çözme testinde bilim insanları, Brainoware'e Hénon haritasını tahmin etme görevi sundu. Tıpkı konuşma tanıma alıştırmasında olduğu gibi, sistem çeşitli eğitim sistemlerinden sonra doğruluğunu artırdı. Bilim insanları, sinirsel plastisiteyi (organoidlerin yeni bağlantılar kurma yeteneğini) engellediğinde böyle bir gelişme olmadı.

Brainoware'in gelişimi, bu beyin-bilgisayar sistemlerinin karmaşık sorunları çözebileceği fikrini destekliyor ancak daha fazla çalışmaya ihtiyaç duyuluyor.