Beyin hücrelerini kullanan bilgisayar mümkün mü: Biyobilgisayarlar geliyor!

Teknolojideki gelişmeler hız kesmeden devam ediyor. ABD’li araştırmacılar bu kez beyin hücrelerini kullanan 'biyobilgisayarlar' üzerinde çalışıyor. Yapay zeka, metaverse gibi teknolojik çalışmalar ve bilgisayar teknolojisindeki gelişmeler günlük yaşama da etki ediyor. Sanattan mühendisliğe yaşanan değişimlerin yanı sıra şimdi de beyin hücrelerinin kullanıldığı biyobilgisayarlar gündemde.

Beyin organoidlerinden, yani bir organın temel işlevlerini yerine getiren hücrelerden yararlanan araştırmacılar, biyobilgisayar üretmeyi de mümkün kılıyor. Yeni nesil süper bilgisayarlar olan biyobilgisayarlar, insan beyni ve bilgisayarlar arasında bağlantı kurmayı amaçlıyor.

Gelişmiş bir beynin işlevleri taklit ediliyor

Johns Hopkins Üniversitesi’nde yapılan biyobilgisayar araştırmaları da devam ediyor. Buna göre gelişmiş bir beynin işlevlerini taklit etmek için beyin hücrelerinin üç boyutlu versiyonlarını kullanan ‘organoid zeka’ kavramı üzerinde duruluyor. Proje, ezberleme ve öğrenme gibi temel bilişsel işlevleri yerine getiren beyin hücreleriyle biyobilgisayar oluşturmak için uğraşıyor. İnsan beyninin öğrenmede, silikon tabanlı bilgisayarlardan daha iyi olduğu ve enerji açısından daha verimli olduğu ifade ediliyor.

Araştırmalara göre beyindeki kurucu nöronlar, silikon tabanlı sistemlere göre daha yüksek miktarda bilgi depolayabiliyor. Mevcut organoidler yaklaşık 50 bin beyin hücresinden oluşuyor. Hatta bir beyin hücresi kültürünün pong oyununu öğrenme ve oynama yeteneğine sahip olduğu belirtiliyor.

10 milyon beyin hücresini içermesi isteniyor

Bilgi işlem becerisinin seviyesini yükseltmek için organoidleri 10 milyon kadar beyin hücresi içerecek şekilde genişletmek isteniyor. Organoid zeka, henüz ilk aşamalarda olsa da, biyolojik hesaplamanın nöral bozukluklar için kullanılabileceği düşünülüyor.

Hücrelerin düşüncelerini anlamak zor

Bilgi iletmek ve hücrelerin ne düşündüğünü anlamak için organoidlerle iletişim kurmak ise zor olan kısım. İlerleyen yıllarda daha fazla alanda kullanılması ve süper bilgisayarlara alternatif olabilecekleri düşünülüyor.

Biyobilgisayar nedir? Bilgisayarlarda biyolojik hesaplama gücü ne anlama geliyor?

Uluslararası araştırma projesi Bio-4Comp, birkaç yıldır ağ tabanlı biyobilgisayarlarla ilgileniyor. Buna göre biyolojik ajanlar, matematiksel bir problem temsil eden karmaşık bir nano-kanal ağı üzerinden bir yolculuğa gönderiliyor. Daha sonra ajanın bir kavşakta hangi dönüşü yaptığına bakılıyor. Aracın ağ üzerinde izlediği yol, olası bir sonuca karşılık geliyor.

Avantajı, ağ üzerinden aynı anda birçok aracı gönderebilmeniz ve aynı anda tüm potansiyel yolları izleyebilmeleri. Geleneksel bir dijital bilgisayar gibi birbiri ardına bir çözüm yolunu düzgün şekilde hesaplamak yerine, ağ tabanlı biyobilgisayarın hesaplamaları paralel olarak yapması gerekiyor.

Projeye göre motor proteinler, hayvan hücrelerinde türetilen moleküller olan biyolojik ajanları, tıpkı müzik hayranlarının bir şarkıcıyı seyirciler yardımıyla taşıması gibi oynatıyor. Kısaca ajanları ağ üzerinden taşımak için motor proteinlerin kinetik enerjisini kullanıyor.

Biyobilgisayarlar, biyolojiden esinleniyor. Minimum enerji harcaması ile birçok paralel hesaplama yapabilen bilgisayarlar geliştirmek ise asıl istenen. Gerçek işlemleri gerçekleştiren aritmetik birimlere ihtiyaç söz konusu. İşlemleri dağıtmak için de birçok işlemciye ihtiyaç duyuluyor. Yani aritmetik birimlere görevler atanıyor ve kısmi sonuçlar mantıksal bir toplu sonuç olarak birleştiriliyor. Kontrol eden işlemciler, Dünya’nın alt alanlarından gelen hesaplamaları tek tek kontrol ediyor. Veriler ve sonuçların değişimi düzenleniyor.

Kontrol sistemi için hesaplama gücü nedir?

Çok sayıda bilgisayar paralel olarak çalışırsa, kontrol sistemi için o kadar fazla bilgi işlem gücü gerekiyor. Kontrol amaçları için gereken çaba, genellikle orantısız şekilde artıyor. Bu, paralel hesaplamanın geçerli bir seçenek gibi göründüğü yalnızca birkaç uygulama olduğu anlamına geliyor.

Son yıllarda bilgisayarların giderek artan bilgi işlem gücü, dijital bilgisayarların bu engele rağmen giderek daha karmaşık sorunları çözebilmesini de sağladı. Dijital bilgisayarların daha da geliştirilmesi, sürekli olarak fiziksel ve teknik sınırlarla karşılaşıyor. Paralel hesaplamayı basitleştirmek için hesaplamaya yönelik diğer araştırmalar da odak noktası. Kuantum bilgisayarlarının gölgesindeki pek çok araştırma, biyoloji alanındaki gelişmelerden yararlanıyor.