Биология — будущее вычислительной техники и инженерии
Исследователи из Австралии обращаются к природе в поисках следующей вычислительной революции, используя живые клетки и биологические системы в качестве потенциальной замены традиционным кремниевым чипам. Учёные из Университета Маккуори в новой статье описывают, как созданные биологические системы могут решить ограничения традиционных вычислений, в то время как международная конкуренция ускоряет развитие технологий "semisynbio".
Живые компьютеры, органы-на-чипе, хранение данных в ДНК и сети биобезопасности, обнаруживающие угрозы до их распространения — это не научная фантастика, а формирующаяся реальность. Команда из Университета Маккуори и Центра передового опыта ARC в области синтетической биологии (COESB) исследовала это сближение биологических и цифровых технологий в статье-перспективе, опубликованной в Nature Communications.
Авторы — профессор Исак Преториус, профессор Ян Полсен, доктор Том Диксон (также связанные с COESB), профессор Дэниел Джонсон и профессор Майкл Боерс — опираются на десятилетия совместного опыта, чтобы объяснить, почему использование биоинноваций может активно формировать будущее вычислительных технологий.
"По мере слияния биологии и цифровых технологий мы вступаем в эру биоинспирированных вычислений и инженерии, которая может переопределить будущее инноваций", — говорит профессор Преториус.
Природа может ускорить глобальные потоки информации и энергии
Глобальная экономика зависит от потоков информации и энергии, а гонка компьютерных наук по созданию искусственного интеллекта, способного пытаться управлять этими потоками, обходится огромными затратами энергии и ресурсов.
Между тем, как отмечают авторы, за более чем 3,5 миллиарда лет эволюции природа стала очень эффективной в восприятии, решении проблем и принятии решений.
Биологические системы вдохновили на прорывы, такие как интерфейсы "мозг-компьютер" и "нейроморфные чипы" — процессоры, созданные по подобию мозга.
Ключевой вехой в этой области стало недавнее картирование всей нейронной сети плодовой мушки — пример из области нейронауки "коннектомики", которая картирует и анализирует связи в мозге. Этот прорыв может открыть путь к более умному ИИ и более эффективным процессорам.
Что биология делает лучше традиционных вычислений
Искусственное воспроизведение интеллекта имеет огромную стоимость в энергии и ресурсах по сравнению с биологией, которая без усилий обрабатывает сложные химические, оптические и электрические сигналы.
Поскольку кремниевые чипы достигают своих пределов, учёные обращаются к биологическому интеллекту как к пути вперёд. Клеточные вычисления, жидкостные вычисления и хранение данных в ДНК могут работать вместе с традиционными чипами, открывая новую эффективность.
Даже простая слизевая плесень может решать сложные задачи, используя лишь часть энергии, потребляемой современными компьютерами.
"Вместо того чтобы заставлять биологию вписываться в цифровые системы, мы должны учиться у разумных дизайнов природы", — говорит профессор Полсен. "Интеграция биологических вычислений с технологиями может революционизировать ИИ, сенсорику и обработку данных, ведя к более устойчивому будущему".
Прорывные инновации на горизонте
В статье утверждается, что инженерная биология и биовычисления повлияют на множество секторов и отраслей:
- Органы-на-чипе могут обеспечить более быстрые и точные методы лечения.
- Биовычислительные системы, имитирующие биологический интеллект, могут ускорить обработку данных.
- Сети биобезопасности могут использовать анализ ДНК на основе ИИ для обнаружения возникающих биологических угроз.
"Будущее вычислений — это не только технологии, это геополитика", — говорит профессор Джонсон.
Пока крупнейшие технологические компании мира, включая гигантов полупроводниковой отрасли, вливают миллиарды в технологии чипов на основе ИИ, рыночные лидеры, такие как Nvidia, взлетели в цене, отражая растущую стратегическую важность вычислительной мощности.
В статье утверждается, что те, кто возглавит революцию semisynbio — слияние синтетической биологии и полупроводниковых технологий — определят следующую эру интеллекта.
Эти пионеры будут проектировать и производить новые субстраты, объединяющие биоинтеллект с ИИ, открывая трансформационные приложения в цифровой биологии, моделировании экосистем и записи ДНК с помощью ИИ.
Призыв к действию
"Речь идёт не только о развитии технологий — это переосмысление самого интеллекта", — говорит профессор Преториус.
Учёные и политики должны интегрировать биологический интеллект с искусственными сетями, обеспечивая при этом этичные и устойчивые практики. Представьте мир, где Всемирная паутина соединяется с "Древесной паутиной" (Wood Wide Web), где системы на основе ИИ взаимодействуют с интеллектом самой природы.
Будущее вычислений — это не просто более быстрые чипы или квантовые процессоры. Это будет совершенно новая парадигма, где природа и технология совместно проектируют интеллект.
"Эпоха semisynbio наступила, и её потенциал ограничен только человеческим воображением", — заключает профессор Преториус.