باکتری جایگزین سیلیکون؛ عصر «کامپیوترهای زنده» در راه است
قدرتمندترین کامپیوترهای فردا شاید دیگر در دیتاسنترهای پرهزینه با سرمایش مصنوعی کار نکنند و روی تراشههای سیلیکونی ساخته نشوند و درواقع زنده باشند. در دانشگاه رایس تگزاس، گروهی از پژوهشگران بودجهای نزدیک به ۲ میلیون دلار از بنیاد ملی علوم آمریکا دریافت کردهاند تا یکی از انقلابیترین تحولات تاریخ محاسبات را رقم بزنند: تبدیل باکتریها به پردازندههای دیجیتال قابلبرنامهریزی.
ایده به همان اندازه که ساده است انقلابی درنظر گرفته میشود؛ هر سلول باکتری مانند یک پردازنده کوچک عمل میکند. وقتی این سلولها در شبکههایی به هم متصل میشوند، از طریق سیگنالهای شیمیایی و الکتریکی با یکدیگر ارتباط برقرار میکنند و چیزی شبیه به «کامپیوتر زیستی» میسازند. تفاوت بزرگ آنها با تراشههای سیلیکونی در این است که بهجای مصرف انرژی زیاد، بهطور طبیعی فعال میمانند و اطلاعات را بهصورت موازی پردازش میکنند؛ درست مانند مغز انسان. نتیجه میتواند ایجاد پلتفرمهای محاسباتی باشد که یاد میگیرند، با محیط سازگار میشوند و با بازدهی فراتر از بهترین تراشههای امروزی کار میکنند.
حوزهی نوظهور که «زیستمحاسبات» نام دارد، پیشتر با استفاده از ارگانوئیدها (خوشههایی از سلولهای مغزی رشدیافته در آزمایشگاه) آزمایش شده است. یک شرکت سوئیسی به نام FinalSpark حتی دسترسی اینترنتی به پردازندههای مبتنیبر ارگانوئید را اجاره میدهد. هدف آنها جسورانه است: سپردن پردازش هوش مصنوعی به زیستشناسی برای صرفهجویی عظیم در مصرف انرژی. بااین حال، پروژهی دانشگاه رایس یک گام جلوتر میرود و بهجای سلولهای مغزی، روی میکروبها تمرکز میکند؛ موجوداتی فراوان، مقاوم و استاد پردازش اطلاعات در طبیعت.
تصور کنید چنین فناوری چه کاربردهایی خواهد داشت. کامپیوترهای زنده میتوانند به نسل جدیدی از زیستسنسورها تبدیل شوند؛ از شناسایی نشانگرهای بیماری در بدن گرفته تا تشخیص آلودگیهای محیطی با دقتی فراتر از سیلیکون. شبکههای میکروبی قادر خواهند بود همانند سیستم ایمنی بدن، شرایط شیمیایی محیط را ردیابی کنند و در طول زمان سازگار شوند. شاید روزی پزشکان بهجای نسخهنویسی یک آزمایش، «تراشه باکتریایی» در بدن بیمار قرار دهند که سلامت او را بهطور لحظهای پایش و اطلاعات را به یک دستگاه پوشیدنی ارسال کند.
مسیر پیش رو خالی از چالش نیست. بهنوشتهی Impactlab، پردازندههای زنده برای بقا به محیطهای کنترلشده نیاز دارند و مهندسان باید فرایند ادغام این شبکههای زیستی با مدارهای الکترونیکی را بهگونهای طراحی کنند که تصمیمهای آنها ثبت و قابلاستفاده باشد. فراتر از جنبههای فنی، پرسشهای اخلاقی و حقوقی نیز مطرح میشوند: آیا باید کامپیوترهای باکتریایی را مثل ماشینها قانونگذاری کرد یا همچون موجودات زنده؟ اگر پردازندهی زنده تکامل غیرمنتظرهای پیدا کند، چه کسی مسئول خواهد بود؟
با وجود ابهامات، جذابیت زیستمحاسبات انکارناپذیر است. در زمانی که هوش مصنوعی هر روز به منابع بیشتری نیاز دارد و معماریهای سنتی به محدودیتهای بازدهی رسیدهاند، نگاه به طبیعت منطقی بهنظر میرسد. سلولها، مغزها و میکروبها میلیاردها سال است که درحال پردازش اطلاعات هستند؛ تنها تفاوت این است که اکنون بشر میتواند آنها را برنامهریزی کند.
این فناوری صرفاً به ساخت «کامپیوتر بهتر» ختم نمیشود و درواقع بازتعریف مرز میان حیات و ماشین است. اگر تلاش دانشگاه رایس و همکارانش به ثمر برسد، شاید دیتاسنترهای آینده بهجای قفسههای پر از سختافزار سیلیکونی، کلونیهای زندهای باشند که میاندیشند، سازگار میشوند و تکامل پیدا میکنند.