دمج خلايا دماغية في رقاقة إلكترونية

يعمل باحثون من جامعة إنديانا الأميركية، بالتعاون مع شركة" كورتيكال لابز"، على تطوير نموذج تقني جديد في مجال الحوسبة البيولوجية، يقوم على دمج الأنسجة الدماغية الحية داخل الرقائق الإلكترونية.

ويهدف هذا التوجه إلى تجاوز القيود التي تواجه معالجات السيليكون التقليدية، وعلى رأسها الاستهلاك المرتفع للطاقة والحاجة المستمرة إلى التبريد، وذلك عبر الاستفادة من الكفاءة العالية التي يتمتع بها الدماغ البشري في معالجة البيانات المعقدة بأقل قدر من الموارد.

نظام هجين لخلايا حية والمعالجة الرقميةطوّر الباحثون نظاماً هجيناً أطلقوا عليه اسم" برين-أووير" (Brainoware)، يعتمد على ما يُعرف بأشباه الأعضاء الدماغية (Brain Organoids).

وهي كتل خلوية ثلاثية الأبعاد تُنشأ في المختبر انطلاقاً من خلايا جذعية بشرية، لتشكّل شبكات عصبية تحاكي في بنيتها ووظيفتها قشرة الدماغ.

وتمتاز هذه الأنسجة بقدرتها على توليد إشارات كهربائية والتواصل بين خلاياها، على نحو يشبه ما يحدث في الدماغ، ما يجعلها مرشحة لأداء دور شبيه بـ" معالج" حيوي داخل الأنظمة الحاسوبية.

ويرتكز هذا النظام على استخدام مصفوفة من الأقطاب الكهربائية الدقيقة التي تؤدي دور الوسيط بين العالم الرقمي والنسيج الحيوي.

إذ تقوم بتحويل البيانات البرمجية إلى نبضات كهربائية تُرسل إلى الخلايا، ثم تلتقط الاستجابات العصبية الناتجة وتحوّلها مجدداً إلى بيانات رقمية قابلة للمعالجة.

وفي تجارب أولية لقياس كفاءة هذا النظام، عُرّضت الأنسجة لمئات التسجيلات الصوتية لمتحدثين مختلفين.

وأظهرت النتائج قدرة على التمييز بين الأصوات والتعرّف على أنماطها بدرجة ملحوظة من الدقة، وهو ما يُعد مؤشراً على إمكان توظيف هذه الأنظمة في مهام تتطلب قدرات تعلم ومعالجة متقدمة.

أهمية البحث وتداعيات الأخلاقيةتكمن أهمية هذا البحث في سياق التحديات المتزايدة المرتبطة باستهلاك الطاقة في قطاع الحوسبة.

فبينما يتطلب تدريب النماذج البرمجية الكبرى بنى تحتية تستهلك كميات هائلة من الكهرباء، لا يتجاوز استهلاك الدماغ البشري، رغم قدراته المعرفية المعقدة، نحو 20 واط فقط.

ومع ذلك، لا تزال هذه التقنية تواجه تحديات كبيرة.

فمن الناحية التقنية، تتطلب الأنسجة الحية بيئات مخبرية دقيقة للحفاظ على بقائها، ما يحدّ من إمكانية دمجها حالياً في أجهزة عملية.