Biyo-Hiper Bilişim (Bio-Hypercomputing) ve Canlı Hücre Tabanlı Mantık Devreleri

Biyo-Hiper Bilişim ve Biyolojik İşlemciler

Özellik ne işe yarar?

Modern süper bilgisayarlar devasa elektrik tüketimleri ve soğutma gereksinimleri ile karbondioksit emisyonuna neden olurlar. Biyo-Hiper Bilişim (Bio-Hypercomputing / Wetware Computing), silikon mantık kapıları yerine canlı biyolojik materyalleri (kök hücreden üretilmiş nöron organoidleri, ATP moleküler motorları veya genetik kodlanmış bakteriler) bilgi işleme birimi olarak kullanan radikal bir disiplindir. İnsan beyni sadece 20 Watt elektrik tüketerek dünyadaki tüm süper bilgisayarlardan daha karmaşık paralel verileri işleyebilir. Cortical Labs tarafından geliştirilen \’DishBrain\’ gibi biyo-bilgisayar sistemleri, mikro-elektrot dizilimleri (MEA) üzerine ekilen binlerce canlı insan nöronunu kapsar. Bu nöron ağları elektriksel sinyallerle uyarılır; nöronlar kendiliklerinden öğrenme (neuroplasticity) sergileyerek Pong oyunu oynamayı, karmaşık mantıksal simülasyonları çözmeyi veya optimizasyon problemlerini silikon çiplerden katbekat az enerji harcayarak gerçekleştirmeyi başarırlar.

Nasıl uygulanır?

Bir biyo-bilgisayar sistemi kurmak için \’Wetware\’ (biyolojik sıvı ünite) ile \’Hardware\’ (dijital elektronik) arasında bir arayüz kurgulanır. İnsan uyarılmış pluripotent kök hücrelerinden (iPSC) türetilen nöronlar, kültür sıvısı barındıran mikro-akışkan biyoyongalara (Organ-on-a-chip) yerleştirilir. Yonganın altındaki Mikro-Elektrot Dizilimi (MEA), nöronlara elektriksel uyarılar (inputs) gönderir ve nöronların buna yanıt olarak ürettiği aksiyon potansiyellerini (outputs) kaydeder. Yazılım katmanında, Derin Pekiştirmeli Öğrenme mantığıyla \’Ödül/Cezalandırma\’ yerine nöronlara kaotik ve düzenli sinyaller verilerek (Free Energy Principle) nöron ağının hedeflenen mantıksal kararları alması sağlanır.

İyi sonuç için ipuçları

Canlı biyolojik dokuların uzun süre hayatta kalabilmesi için mikro-akışkan iklimlendirme sistemlerinin sıcaklık (37°C), pH dengesi ve oksijen seviyelerini kapalı döngü sensörlerle otomatik kontrol edin. Nöron sinyallerini işlerken yüksek frekanslı elektromanyetik gürültüleri bastırmak için gürültü azaltıcı dijital bant geçiren filtreler (Bandpass filters) kullanın.

Dikkat edilmesi gerekenler

Canlı insan dokularının bilişim süreçlerinde kullanılması \’Biyo-Etik\’ (Bioethics) tartışmalarını beraberinde getirir. Tüm deneylerin ve sistemlerin uluslararası biyo-etik kurulları (IRB) onayından geçmesi zorunludur. Görsellerde şeffaf laboratuvar MEA kayıt ekranlarını sunun.