Líftölvur knúnar af heilafrumum manna: skref í átt að lífrænum greind

• Höfundur:
• Höfundur nafn

  Quantumrun Foresight
• September 27, 2023

Innsýn samantekt

Vísindamenn eru að þróa líftölvur sem nota lífræna heila, sem búa yfir mikilvægum heilastarfsemi og uppbyggingu. Þessar líftölvur hafa tilhneigingu til að gjörbylta sérsniðnum læknisfræði, knýja fram hagvöxt í líftækniiðnaði og skapa eftirspurn eftir hæft vinnuafli. Hins vegar verður að bregðast við siðferðilegum áhyggjum, nýjum lögum og reglugerðum og hugsanlegri versnun á misræmi í heilbrigðisþjónustu eftir því sem þessari tækni fleygir fram.

Líftölvur knúnar af samhengi mannlegrar heilafrumna

Vísindamenn frá ýmsum sviðum eru í samstarfi við að þróa byltingarkennda líftölvur sem nota þrívíddar heilafrumuræktun, þekkt sem heilalífræn efni, sem líffræðilegan grunn. Áætlun þeirra um að ná þessu markmiði er lýst í 2023 grein sem birt var í vísindatímaritinu Landamæri í vísindum. Heilalífræn frumurækt sem er ræktuð á rannsóknarstofu. Þrátt fyrir að þær séu ekki smáútgáfur af heila, búa þær yfir mikilvægum þáttum í heilastarfsemi og uppbyggingu, svo sem taugafrumum og öðrum heilafrumum sem nauðsynlegar eru fyrir vitræna hæfileika eins og nám og minni. 

Að sögn eins höfundanna, prófessors Thomas Hartung frá Johns Hopkins háskólanum, eru tölvur sem eru byggðar á sílikon skara fram úr í tölulegum útreikningum, en heilinn er yfirburðamaður. Hann nefndi dæmi um AlphaGo, gervigreindina sem sigraði efsta Go spilara heims árið 2017. AlphaGo var þjálfað á gögnum úr 160,000 leikjum, sem myndi taka mann að spila fimm klukkustundir á dag yfir 175 ár að upplifa. 

Heilinn er ekki aðeins betri nemendur heldur eru þeir líka orkusparnari. Til dæmis gæti orkan sem þarf til að þjálfa AlphaGo stutt virkan fullorðinn í tíu ár. Samkvæmt Hartung búa heilarnir líka yfir ótrúlegum getu til að geyma upplýsingar, áætlaðar um 2,500 terabæt. Á meðan sílikontölvur eru að ná takmörkunum sínum inniheldur heilinn um það bil 100 milljarða taugafrumna tengdar um yfir 10^15 tengipunkta, sem er gríðarlegur kraftmunur miðað við núverandi tækni.

Truflandi áhrif

Möguleiki lífrænna greind (OI) nær út fyrir tölvur í læknisfræði. Vegna brautryðjendatækni sem nóbelsverðlaunahafarnir John Gurdon og Shinya Yamanaka þróuðu, er hægt að mynda heilalífræn efni úr fullorðnum vefjum. Þessi eiginleiki gerir vísindamönnum kleift að búa til persónulega lífræna heila með því að nota húðsýni frá sjúklingum með taugasjúkdóma eins og Alzheimer. Þeir geta síðan framkvæmt ýmsar prófanir til að kanna áhrif erfðaþátta, lyfja og eiturefna á þessar aðstæður.

Hartung útskýrði að OI gæti einnig verið notað til að rannsaka vitræna þætti taugasjúkdóma. Til dæmis gætu vísindamenn borið saman minnismyndun í lífrænum efnum úr heilbrigðum einstaklingum og þeim sem eru með Alzheimer og reynt að ráða bót á tengdum skortinum. Að auki gæti OI verið notað til að kanna hvort ákveðin efni, svo sem skordýraeitur, stuðla að minni eða námsvandamálum.

Hins vegar, að búa til mannsheilalífræn efni með getu til að læra, muna og hafa samskipti við umhverfi sitt, kynnir flóknar siðferðislegar áhyggjur. Spurningar vakna, eins og hvort þessi lífræn efni gætu öðlast meðvitund - jafnvel í grunnformi - upplifað sársauka eða þjáningu og hvaða réttindi einstaklingar ættu að hafa varðandi lífræn líffæri í heila sem myndast úr frumum þeirra. Rannsakendur eru fullkomlega meðvitaðir um þessar áskoranir. Hartung lagði áherslu á að mikilvægur þáttur í framtíðarsýn þeirra væri að þróa OI á siðferðilegan hátt og með samfélagslegri ábyrgð. Til að bregðast við þessu hafa rannsakendur unnið með siðfræðingum frá upphafi til að innleiða „innbyggða siðfræði“ nálgun. 

Afleiðingar líftölva knúnar af heilafrumum manna

Víðtækari áhrif líftölva sem knúnar eru af heilafrumum manna geta verið: 

• Lífræn greind sem leiðir til sérsniðinna lyfja fyrir einstaklinga sem glíma við heilaskaða eða sjúkdóma, sem gerir kleift að fá árangursríkari meðferð. Þessi þróun gæti leitt til þess að aldraðir lifi sjálfstæðara lífi með minni sjúkdómsbyrði og bættum lífsgæðum.
• Ný samstarfstækifæri milli iðngreina við líftækni- og lyfjaiðnaðinn, sem hugsanlega leiða til hagvaxtar og atvinnusköpunar í þessum greinum.
• Framfarir í innlendum heilbrigðiskerfum. Ríkisstjórnir gætu þurft að fjárfesta í þessari tækni til að viðhalda samkeppnisforskoti og bæta lýðheilsuárangur, sem gæti leitt til umræðu um úthlutun fjármagns og forgangsröðun.
• Nýsköpun á öðrum sviðum, svo sem gervigreind, vélfærafræði og lífupplýsingafræði, þar sem vísindamenn leitast við að samþætta líftölvun til að auka eða auka virkni núverandi tækni. 
• Aukin eftirspurn eftir faglærðu vinnuafli í líftækni og skyldum greinum. Þessi breyting gæti krafist nýrrar menntunar og endurmenntunaráætlana.
• Siðferðileg áhyggjuefni í tengslum við notkun frumna og vefja manna innan rafeindatækni, sem og möguleika á að nýta þessa tækni í öðrum tilgangi en heilsugæslu, svo sem lífvopnum eða snyrtivörum.
• Ný lög og reglugerðir eru nauðsynlegar til að stjórna notkun, þróun og beitingu þessarar tækni, þar sem jafnvægi er á milli nýsköpunar og siðferðissjónarmiða og almannaöryggis.
• Lífræn upplýsingaöflun versnar núverandi misræmi í aðgengi og útkomu heilbrigðisþjónustu, þar sem ríkari þjóðir og einstaklingar eru líklegri til að njóta góðs af tækninni. Til að taka á þessu vandamáli gæti þurft alþjóðlegt samstarf og samnýtingu auðlinda til að tryggja réttláta dreifingu á ávinningi þessarar tækni.

Spurningar sem þarf að íhuga

• Hver gæti verið önnur hugsanleg áskorun við að þróa lífræna greind?
• Hvernig geta vísindamenn tryggt að þessir lífvélablendingar séu þróaðir og notaðir á ábyrgan hátt?