यह कल्पना करना कठिन हो सकता है, लेकिन एक स्विस कंपनी ने जीवित मानव मस्तिष्क कोशिकाओं से बने एक कंप्यूटर का आविष्कार किया है, जो मानव मस्तिष्क न्यूरॉन्स का उपयोग करके सिग्नल भेजने, प्राप्त करने और डेटा को संसाधित करने के लिए उपयोग करता है। ये मस्तिष्क जैसे अंग 100 दिनों तक जीवित रह सकते हैं और पारंपरिक प्रोसेसर की तुलना में 1 मिलियन गुना कम ऊर्जा की खपत करते हैं, जो संभावित रूप से कृत्रिम बुद्धिमत्ता भाषा मॉडल के विस्फोट से उत्पन्न ऊर्जा संकट को हल कर सकते हैं। ऐसा लगता है कि कृत्रिम तंत्रिका नेटवर्क अभी भी जैविक तंत्रिका नेटवर्क की तरह कुशल नहीं हैं।

हाल के वर्षों में, कृत्रिम बुद्धिमत्ता (AI) तकनीक के तेजी से विकास के साथ, वैज्ञानिक कंप्यूटिंग क्षमताओं को बढ़ाने के लिए कृत्रिम तंत्रिका नेटवर्क का निर्माण करके मानव मस्तिष्क की नकल करने की कोशिश कर रहे हैं। हालाँकि, जैसे-जैसे कृत्रिम तंत्रिका नेटवर्क अधिक जटिल होते जा रहे हैं, उन्हें आवश्यक ऊर्जा भी बढ़ती जा रही है। अनुमान है कि 2030 तक, वे वैश्विक बिजली का 3.5% उपभोग करेंगे। NVIDIA के संस्थापक हुआंग रेनक्सुन ने यहां तक ​​सुझाव दिया कि AI को 14 पृथ्वी को जलाने के बराबर ऊर्जा की आवश्यकता होगी।

वैज्ञानिक एआई की ऊर्जा खपत को कम करने के तरीकों की खोज कर रहे हैं और पाया है कि हमारे दिमाग में पहले से ही एक तैयार समाधान है: कृत्रिम तंत्रिका नेटवर्क बनाने के लिए वास्तविक मानव मस्तिष्क कोशिकाओं का उपयोग करना। आखिरकार, GPT-3 जैसे भाषा मॉडल को प्रशिक्षित करने के लिए 10 गीगावाट-घंटे की ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जबकि मानव मस्तिष्क को 0.3 घंटे काम करने वाले 86 बिलियन न्यूरॉन्स को शक्ति प्रदान करने के लिए प्रतिदिन केवल 24 किलोवाट-घंटे की आवश्यकता होती है।

इससे प्रेरित होकर, फ़ाइनलस्पार्क नामक एक स्विस स्टार्टअप कंपनी ने जीवित मस्तिष्क कोशिकाओं को कंप्यूटिंग सरणी के रूप में इस्तेमाल किया, उन्हें कंप्यूटर से जोड़ा और एक नई विधि बनाई जो जीवविज्ञान और कंप्यूटिंग तकनीक को जोड़ती है: जैविक कंप्यूटर प्लेटफ़ॉर्म न्यूरोप्लेटफ़ॉर्म सिस्टम। यह सिस्टम पारंपरिक बिट-आधारित कंप्यूटरों की तुलना में बहुत कम ऊर्जा का उपयोग करता है।

फ़ाइनलस्पार्क का जैविक कंप्यूटर प्लेटफ़ॉर्म प्रयोगशाला में विकसित 16 मानव मस्तिष्क कोशिका समूहों को जोड़ता है, जिन्हें ऑर्गेनोइड्स के रूप में जाना जाता है, प्रत्येक को एक सरणी में रखा जाता है और आठ इलेक्ट्रोड के माध्यम से बाहरी प्रणालियों के साथ जोड़ा जाता है। एक माइक्रोफ़्लुइडिक सिस्टम इन ऑर्गेनोइड्स को उनके जैविक कार्यों को बनाए रखने के लिए पानी और पोषक तत्वों की आपूर्ति करता है। यह दृष्टिकोण, जिसे वेटवेयर कंप्यूटिंग के रूप में जाना जाता है, प्रयोगशाला में विकसित ऑर्गेनोइड्स की क्षमताओं का लाभ उठाता है - एक ऐसी तकनीक जो हाल के वर्षों में उभरी है, जिससे वैज्ञानिकों को व्यक्तिगत अंगों की लघु प्रतिकृतियों का अध्ययन करने की अनुमति मिलती है।

सरल शब्दों में कहें तो, तंत्रिका कोशिकाओं को कल्चर डिश में रखा जाता है और न्यूरॉन ग्रोथ मीडियम का उपयोग करके पोषित किया जाता है, जो 2.5 मिलीमीटर व्यास वाले ब्रेन बॉल (फ्रंटल ऑर्गेनोइड्स, FO) में विकसित होते हैं। फिर इन्हें आठ इलेक्ट्रोड से बने मल्टी-इलेक्ट्रोड ऐरे (MEA) पर रखा जाता है, जो दूर से सुलभ इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल परीक्षण प्रणाली से जुड़े होते हैं। इंटरैक्शन और नियंत्रण एक अनुकूलित उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस या पायथन स्क्रिप्ट के माध्यम से प्रबंधित किए जाते हैं।

लेकिन यह गणना कैसे की जाती है? इसकी कुंजी प्रत्येक मस्तिष्क गेंद के नीचे आठ इलेक्ट्रोड में निहित है। वैज्ञानिक अलग-अलग तीव्रता और आवृत्ति के विद्युत उत्तेजनाओं को लागू करके, डोपामाइन के साथ पुरस्कृत करके, और फिर न्यूरॉन्स से विद्युत संकेतों को रिकॉर्ड करके ऑर्गेनोइड्स के भीतर न्यूरॉन गतिविधि को प्रेरित करते हैं। इन संकेतों को विश्लेषण और प्रसंस्करण के लिए कंप्यूटरों को प्रेषित किया जाता है, कृत्रिम तंत्रिका नेटवर्क में डेटा प्रसंस्करण के समान।

फ़ाइनलस्पार्क के जैविक कंप्यूटर प्लेटफ़ॉर्म में 16 मस्तिष्क ऑर्गेनोइड्स से जुड़े चार मल्टी-इलेक्ट्रोड एरे हैं। इन ऑर्गेनोइड्स के सीमित जीवनकाल के कारण, जो इष्टतम स्थितियों में 100 दिनों तक चल सकता है, वैज्ञानिकों ने पिछले तीन वर्षों में 1,000 से अधिक मस्तिष्क ऑर्गेनोइड्स को संवर्धित और प्रतिस्थापित किया है, जिससे 18TB से अधिक डेटा एकत्र किया गया है।

बेशक, फ़ाइनलस्पार्क जैविक प्रणालियों से जांच को जोड़ने का प्रयास करने वाली पहली टीम नहीं है। 2023 में, संयुक्त राज्य अमेरिका के शोधकर्ताओं ने एक बायोप्रोसेसर विकसित किया जो कंप्यूटर हार्डवेयर को मस्तिष्क के अंगों से जोड़ता है और इसे भाषण पैटर्न को पहचानना सिखाता है।

वर्तमान में, फ़ाइनलस्पार्क का जैविक कंप्यूटर प्लेटफ़ॉर्म मुख्य रूप से शोध उद्देश्यों के लिए उपयोग किया जाता है और बाहरी शैक्षणिक समूहों के लिए निःशुल्क उपलब्ध है। प्लेटफ़ॉर्म का उपयोग करके चार परियोजनाओं ने पहले ही महत्वपूर्ण परिणाम प्राप्त कर लिए हैं। हालाँकि, फ़ाइनलस्पार्क प्लेटफ़ॉर्म की क्षमताओं का विस्तार करने की योजना बना रहा है ताकि वेटवेयर कंप्यूटिंग प्रायोगिक प्रोटोकॉल की एक विस्तृत श्रृंखला को संभाला जा सके, जैसे कि ऑर्गेनोइड्स में अणुओं और दवाओं को इंजेक्ट करके परीक्षण करना। इसका मतलब है कि इस तकनीक के संभावित अनुप्रयोग अधिक ऊर्जा-कुशल कंप्यूटिंग विधियों से आगे बढ़ते हैं और ऑर्गेनोइड अनुसंधान को भी आगे बढ़ा सकते हैं।

मानव मस्तिष्क के ऊतकों से बने बायोकंप्यूटर प्राकृतिक डिजाइन में निहित कुछ श्रेष्ठताएं प्रदर्शित करते हैं, विशेष रूप से ऊर्जा दक्षता के मामले में। यह शोध न केवल कंप्यूटिंग और कृत्रिम बुद्धिमत्ता की हमारी पारंपरिक समझ को चुनौती देता है, बल्कि जीव विज्ञान और प्रौद्योगिकी के एकीकरण के लिए नई संभावनाओं को भी खोलता है। नैतिक विचारों के बावजूद (अध्ययन व्यावसायिक रूप से उपलब्ध स्थापित सेल लाइनों का उपयोग करता है, इसलिए किसी नैतिक अनुमोदन की आवश्यकता नहीं है), ऊर्जा दक्षता और कम्प्यूटेशनल क्षमता में इस बायोकंप्यूटर तकनीक के संभावित लाभ निर्विवाद हैं। भविष्य के शोध से इस तकनीक के और अधिक अनुप्रयोग सामने आएंगे, जो वैश्विक ऊर्जा संकट को दूर करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं।

मुझे लगता है कि इस तरह का कंप्यूटर जितना लगता है, उससे कहीं ज़्यादा जटिल हो सकता है। यह संभावित रूप से मानव मस्तिष्क और कंप्यूटर के बीच एक नज़दीकी, अगर सहज नहीं, एकीकरण को सक्षम कर सकता है, जिससे एक नए प्रकार के उन्नत बायोहाइब्रिड मानव का निर्माण होगा, जो बिना संशोधित मनुष्यों को बहुत पीछे छोड़ देगा। क्या मानव विकास एक महत्वपूर्ण चौराहे पर पहुँच गया है? भविष्य में क्या होगा यह अज्ञात है, और जो लोग जानते हैं उन्हें अब मानव नहीं माना जा सकता है।

यह शोध 2 मई को फ्रंटियर्स इन आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस जर्नल में प्रकाशित हुआ।