به نقل از «فرارو»

ساخت یک بیوکامپیوتر به کمک بافت مغز!

تاریخ انتشار: ۲۲ آذر ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۹۲۸۵۲۳۸

محققان توانستند راهی برای ادغام دو حوزه بیولوژی و الکترونیک پیدا کنند. دستاورد این پژوهش، یک بیوکامپیوتر ترکیبی است که بافت مغز انسان را در آزمایشگاه با مدار‌های معمولی و هوش مصنوعی ترکیب می‌کند. این سیستم که Brainoware یا مغزافزار نام دارد، در آزمایش محققان صدا‌ها را با دقت ۷۸ درصد تشخیص می‌دهد. این دستاورد می‌تواند روزی به ایجاد ریزتراشه‌های سیلیکونی با قابلیت ترکیب با نورون‌ها منجر شود.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

به گزارش دیجیاتو، براساس مقاله منتشرشده در نیچر، سیستم مغزافزار Brainoware خوشه‌های ارگانوئید مغز را با مدار‌های الکترونیکی معمولی ترکیب می‌کند. خوشه‌های ارگانوئید مغز درواقع از سلول‌های بنیادی انسان مشتق می‌شوند و به نوعی یک مغز کوچک پر از نورون هستند. برای ساختن این مغزافزار، محققان یک ارگانوئید منفرد را روی صفحه‌ای حاوی هزاران الکترود برای اتصال مغز به مدار‌های الکتریکی قرار دادند. این مدار‌ها با ارگانوئید مغز ارتباط گرفتند و اطلاعات ورودی را به الگوی پالس‌های الکتریکی ترجمه کردند.

ترکیب ارگانوئید‌های مغز و وسایل الکترونیکی

یکی از ارگانوئید‌های مغز در آزمایشگاه (عکس بالا) و اسکن فعالیت نورونی آن (عکس پایین)

مغز انسان بسیار شگفت‌انگیز است. به‌طور متوسط ۸۶ میلیارد نورون و حداکثر یک کوادریلیون سیناپس در مغز وجود دارد. هر نورون به ۱۰۰ هزار نورون دیگر متصل است و دائما نیز با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. در سال ۲۰۱۳، کامپیوتر K Riken، که در آن زمان یکی از قدرتمندترین ابررایانه‌های جهان بود، تلاش کرد تا عملکرد مغز را تقلید کند. با ۸۲۹۴۴ پردازنده و یک پتابایت حافظه، ۴۰ دقیقه طول کشید تا یک ثانیه از فعالیت تنها یک تا دو درصد از مغز انسان را شبیه‌سازی کند.

در سال‌های اخیر، دانشمندان و مهندسان سعی کرده‌اند با طراحی سخت‌افزار و الگوریتم‌هایی که ساختار و نحوه عملکرد مغز را تقلید می‌کنند، به توانایی‌های مغز دست یابند. این محاسبات به‌عنوان محاسبات نورومورفیک شناخته می‌شود و با وجود پیشرفت‌های اخیر، آموزش شبکه‌های عصبی مصنوعی بسیار زمان‌بر است.

محققان در پژوهش فعلی، ارگانوئید‌های مغزی Brainoware را با استفاده از یک نوع شبکه عصبی مصنوعی به نام محاسبات مخزن به مجموعه‌ای از میکروالکترود‌ها با چگالی بالا متصل کردند. تحریک الکتریکی اطلاعات را به ارگانوئید منتقل می‌کند.

لایه‌های پردازشگر ورودی و خروجی از سخت‌افزار‌های معمولی کامپیوتر استفاده می‌کند. این لایه‌ها باید برای تعامل با ارگانوئید آموزش داده می‌شدند؛ لایه خروجی داده‌های عصبی را می‌خواند و براساس ورودی، اطلاعات را طبقه‌بندی یا پیش‌بینی می‌کرد.

برای آزمایش این سیستم، محققان ۲۴۰ کلیپ صوتی از هشت سخنران را به Brainoware دادند و از آن خواستند صدای یک فرد خاص را شناسایی کند. پس از دو روز آموزش، Brainoware توانست صدای گوینده را با دقت ۷۸ درصد تشخیص دهد.

هنوز محدودیت‌های قابل‌توجهی مانند موضوع زنده‌نگه‌داشتن ارگانوئید‌ها و میزان مصرف انرژی تجهیزات جانبی پیرامون این فناوری وجود دارد، اما با درنظرگرفتن ملاحظات اخلاقی، Brainoware نه تنها برای محاسبات، بلکه برای درک اسرار مغز انسان نیز کاربرد دارد.

منبع: فرارو

کلیدواژه: مغز انسان قیمت طلا و ارز قیمت خودرو قیمت موبایل ارگانوئید ها مغز انسان مدار ها

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت fararu.com دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «فرارو» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۹۲۸۵۲۳۸ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

محققان: با هوش مصنوعی می‌توان آرتروز را ۸ سال زودتر پیش‌بینی کرد

به گزارش Livescience و براساس مقاله منتشرشده در Science Advances، محققان می‌گویند با آزمایش خون می‌توان آرتروز زانو را در افرادی که هنوز علائمی در آنها ایجاد نشده است و تا هشت سال قبل از اینکه اشعه ایکس قادر به تشخیص تغییرات در استخوان‌های آنها باشد، شناسایی کرد. در این پژوهش، محققان خون ۲۰۰ فرد را که در اولین نمونه‌گیری از خونشان هیچ علامتی از آرتروز نداشتند، تجزیه‌وتحلیل کردند.

تشخیص زودهنگام آرتروز با استفاده از آزمایش خون‌

استئوآرتریت (Osteoarthritis) یا آرتروز شایع‌ترین شکل آرتریت است و بیش از ۳۲.۵ میلیون بزرگسال در ایالات‌متحده به آن مبتلا هستند. این بیماری در ابتدا به‌عنوان یک بیماری «ساییدگی» شناخته می‌شد؛ زیرا زمانی رخ می‌دهد که غضروف داخل یک مفصل (معمولاً در دست‌ها و زانوها) از بین می‌رود. این امر باعث می‌شود استخوان زیرین در طول زمان تغییر کند و منجر به درد، سفتی و تورم شود.

بااین‌حال، اکنون شواهد نشان می‌دهد که نوعی التهاب می‌تواند محرک اصلی آسیب مفصلی در آرتروز باشد. این بدان معناست که نوعی «بیومارکر» (زیست‌نشانگر) یا علامت قابل اندازه‌گیری در بدن وجود دارد که می‌تواند نشان دهد که این بیماری مدت‌ها قبل از اینکه آسیب ساختاری قابل تشخیص باشد، شروع می‌شود.

محققان در این پژوهش از مجموعه خون ۲۰۰ فرد استفاده کردند؛ این افراد درواقع از سال ۱۹۸۹ به‌صورت سالانه از نظر استئوآرتریت مورد ارزیابی قرار می‌گرفتند. حدوداً ده سال بعد، نیمی از این افراد به آرتروز مبتلا شدند. به همین دلیل می‌توان بیومارکر‌های این افراد را طی سال‌های مختلف سنجید.

محققان با استفاده از هوش مصنوعی، شش پروتئین را در نمونه‌های خون افراد شناسایی کردند که نشان می‌دهد فرد به استئوآرتریت مبتلا می‌شود یا خیر. این پروتئین‌ها هشت یا چهار سال قبل از تشخیص با پرتو ایکس، در خون آنها مشاهده شده بود.

با تشخیص این پروتئین‌ها، می‌توان با دقت ۷۷ درصد تشخیص داد که آیا فرد در آینده به آرتروز مبتلا می‌شود یا خیر. این روش در مقایسه با دقت حدود ۵۰ درصدی روش‌های مبتنی بر وزن و سن و همچنین دقت ۵۷ درصدی روش‌های مبتنی بر درد زانو، رقم خوبی محسوب می‌شود.

باشگاه خبرنگاران جوان علمی پزشکی فناوری