ساخت کامپیوتر زنده با قارچ در آزمایشگاهی به نام خاص محاسبات غیر متعارف، توسط محققان دانشگاه بریستول در غرب انگلستان، یادآور دنیای آخرزمانی last of us !!!
در نگاه اول وقتی وارد آزمایشگاه می شوید به یاد فیلم های علمی تخیلی خواهید افتاد! رشته سیم ها و الکترود هایی از مواد فومی شکل در درون محفظه های پلاستیکی به دستگاه های کامپیوتری وصل شده است و در روی یکی از میزهای به هم ریخته یک مادربرد بزرگ با قارچ‌های صدفی کوچک که روی آن رشد می‌کند!!! از خودتان میپرسید آیا قرار است اینجا جهان سری بازی های کامپیوتری و سریال Last of Us (آخرین از ما) را بازسازی کنند؟!؟
اما واقعیت آن است که محققان در این آزمایشگاه که ازسال 2001 تاسیس شده است بر این باور هستند که رایانه های قرن آینده از سیستم های شیمیایی یا زنده یا مرطوب افزارهایی ساخته می شوند که هماهنگ با سخت افزار و نرم افزار کار می کنند! به عبارت دیگر، آنها سعی می کنند ببینند آیا قارچ ها می توانند عملکردهای محاسباتی و حسی را انجام دهند یا خیر.
چگونگی ساخت کامپوتر قارچی
محقق اصلی پروژه کامپیوتر زنده قارچی و سرپرست تیم تحقیقات پروفسور اندرو آداماتزک در این رابطه توضیح می‌دهد که قارچ‌ها ایده‌آل‌ترین موجودات زنده برای انجام چنین آزمایش‌ها و تحقیقاتی هستند، زیرا میسیلیوم آنها مانند رشته های عصبی مغز انسان‌ها عمل می‌کند و پیام ها را منتقل می کند. میسیلیوم در واقع ریشه قارچ ها هستند که از رشته‌هایی نخ مانند به نام هیفا تشکیل شده اند که برخلاف سیناپس (رشته های عصبی انسان ها) نمی‌توانند تکانه‌های الکتریکی را منتقل کنند.
در واقع، قارچ هایی که به شبکه مشابهی از میسیلیوم‌های زیرزمینی متصل هستند، گاهی اوقات می‌توانند در فواصل زمانی قابل توجهی با سیگنال‌های الکتریکی ارتباط برقرار کنند. در کامپیوترهای قارچی، میسلیوم به عنوان رسانا و همچنین اجزای الکترونیکی یک کامپیوتر عمل می کند؛ آنها می توانند سیگنال های الکتریکی را دریافت و ارسال کنند و همچنین حافظه را حفظ کنند.
وی در ادامه توضیح می دهد: من کشت‌های میسلیوم را با کنف یا با براده‌های چوب مخلوط می‌کنم و سپس آن را در جعبه های پلاستیکی دربسته قرار می‌دهم و به میسلیوم اجازه می‌دهم تا در بستر رریشه دوانی کند تا تمام بستر را در برگیرد و سفید رنگ شود؛ سپس الکترودها را وارد می کنیم و تحرکات الکتریکی در میسیلیوم به فعالیت الکتریکی تبدیل می‌شود و سپس ما پاسخ می‌گیریم و فعالیت الکتریکی میسلیوم را ثبت می کنیم. همچنین می‌توان آنها را از طریق انواع مختلف محرک‌ها نیز کنترل کرد و برای شبیه‌سازی گیت‌های منطقی، که بلوک‌های اساسی برای مدارها و الکترونیک هستند، استفاده کرد.
همانطور که انتظار می‌رود، نمی‌توان انتظار داشت که این رایانه‌های ساخته شده توسط قارچ از نظر عملکرد با سیستم‌های سنتی قابل مقایسه باشند. هرچند آداماتزک ادعا می‌کند که با تحریک قارچ در دو نقطه مجزا می‌توان رسانایی آن را برای ارائه یک ارتباط سریع‌تر و مطمئن‌تر افزایش داد، اما همچنان این سیستم با دستگاه‌های الکترونیکی حالت جامد قابل قیاس نیست.
کامپیوترهای کلاسیک امروزه مسائل را به صورت باینری (0 و 1) می بینند اما مسائل در دنیای واقعی همیشه نمی توانند از طریق آن سیستم به تصویر کشیده شوند. به همین دلیل است که محققان بر روی فناوری‌هایی مانند رایانه‌های کوانتومی (که می‌توانند مولکول‌ها را بهتر شبیه‌سازی کنند) و تراشه‌های زنده مبتنی بر سلول‌های مغزی (که می‌توانند شبکه‌های عصبی را بهتر تقلید کنند) کار می‌کنند، زیرا آنها توابع پیچیده و چند بعدی و محاسبات دقیق تری برای مسائل خاص ارائه می کنن و می‌توانند اطلاعات را به روش‌های مختلف بازنمایی و پردازش کنند.
رایانه های قارچی می توانند مزایایی نسبت به رایانه های معمولی داشته باشند. اگرچه آنها هرگز نمی توانند با سرعت ماشین های مدرن امروزی مطابقت داشته باشند، اما می توانند نسبت به خطاها مقاوم تر باشند (می توانند خود را بازسازی کنند)، قابل تنظیم مجدد (به طور طبیعی رشد و تکامل می یابند) و انرژی بسیار کمی مصرف می کنند.
در حال حاضر، دانشمندان می دانند که قارچ ها با استفاده از نوعی ارتباط بیولوژیکی شبیه شبکه اینترنت با محیط و ارگانیسم های اطراف خود در ارتباط هستند که به قارچ‌ها اجازه می‌دهد تا از نوعی حافظه پشتیبانی کنند. با رمزگشایی زبانی که قارچ‌ها برای ارسال سیگنال‌ها از طریق این شبکه بیولوژیکی استفاده می‌کنند، دانشمندان ممکن است بتوانند نه تنها بینشی در مورد وضعیت اکوسیستم‌های زیرزمینی به دست آورند، بلکه از آنها برای بهبود سیستم‌های اطلاعاتی خودمان بهره ببرند. آداماتزک این ویژگی را به عنوان فرآیند مشابه نحوه شکل‌گیری عادات در مغز انسان‌ها تشبیه کرده است.
وی خاطرنشان می کند که این تنها آزمایشگاه مرطوب بریتانیا است؛ آزمایشگاهی که مواد شیمیایی، مایع یا بیولوژیکی در بخش علوم کامپیوتر وجود دارد. دانشمندان هنوز درحال توسعه و انجام آزمایش‌های بیشتر با این کامپیوتر زنده قارچی هستند؛ آنها ادعا می‌کنند که این تحقیق همچنین می‌توان به پیشرفت‌هایی در زمینه رابط کاربری مغز کامپیوتری منجر شود که در زمینه‌هایی از جمله پروتز و اختلالات کنترل رفتار مانند آلزایمر و بیماری پارکینسون کاربرد دارد.
پیدایش ایده کامپیوتر زنده قارچی:
آداماتزکی از سال 2006 تا 2016 بر روی کامپیوترهای زنده با استفاده از جلبک و لجن کار می کرد!
کار با کامپیوترهای جلبکی و لجن بر روی مسائلی به نام «درخت اشتاینر» یا «درخت پوشاننده» که در طراحی شبکه مهم هستند انجام شد و با استفاده از الگوریتم‌های بهینه‌سازی مسیریابی ادامه پیدا کرد. “با کامپیوتر لجنی، مسیرها و جاده ها را شبیه سازی کردیم. ما حتی کتابی در مورد ارزیابی زیستی شبکه‌های حمل و نقل جاده ای منتشر کردیم، آداماتزکی می‌گوید: «همچنین، بسیاری از مسائل هندسه محاسباتی را با آن کامپیوتر جلبکی یا لجنی حل کردیم. ما همچنین از کامپیوتر لجنی برای کنترل ربات ها استفاده کردیم.
وقتی آداماتزکی پروژه های کامپیوتر زنده جلبکی یا لجن خود را به پایان رساند، به این فکر کرد که آیا اگر آنها کار با قارچ صدفی را آغاز کنند، اتفاق جالبی می افتد. ما در واقع متوجه شدیم که قارچ ها فرمان ها و پیام هایی شبیه دستور عمل انجام کار بدن تولید می کنند. همان سنبله هایی که نورون های مغز تولید می کنند. در مغز، نورون ها از فعالیت ها و الگوهای spiking برای برقراری ارتباط سیگنال ها استفاده می کنند و این ویژگی برای ساخت شبکه های عصبی مصنوعی تقلید شده است. میسلیوم قارچ هم کاری مشابه انجام می دهد.
این بدان معناست که محققان می‌توانند از وجود یا عدم وجود یک سنبله به عنوان 0 یا 1 استفاده کنند و زمان‌بندی و فاصله‌گذاری متفاوت اسپک‌هایی که شناسایی می‌شوند را برای ارتباط با گیت‌های مختلف در زبان برنامه نویسی رایانه کدگذاری کنند. علاوه بر این، اگر میسلیوم را در دو نقطه مجزا تحریک کنید، رسانایی بین آنها افزایش می‌یابد و سریع‌تر و قابل اطمینان‌تر با هم ارتباط برقرار می‌کنند و اجازه می‌دهند حافظه ایجاد شود. این شبیه نحوه شکل گیری عادات سلول های مغز است.
میسلیوم با الگوریتم های مختلف می تواند توابع منطقی مختلفی را محاسبه کند و می توانند این مدارها را بر اساس پاسخ های الکتریکی که از آن دریافت می کنند، ترسیم کنند. آداماتزکی می‌گوید: «با فرستادن و افزایش الکترون‌ها در میسیلیوم قارچ می‌توان مدارهای نورومورفیک را پیاده‌سازی کرد… می‌توان گفت که در حال برنامه‌ریزی برای ساختن مغز از قارچ هستیم.»
آداماتزکی می افزاید ما اولین آزمایشگاهی هستیم که در مورد فعالیت اسپکینگ قارچ‌ها که توسط میکروالکترودها اندازه‌گیری می‌شود گزارش می‌دهیم و اولین آزمایشگاهی هستیم که محاسبات قارچی و الکترونیک قارچی را توسعه می‌دهیم.
به نظر شما آیا روزی خواهد رسید که هرکسی یک کامپیوتر زنده قارچی در خانه داشته باشد یا غیرممکن است؟ اما به قول آنتونی رابینز ” تنها چیز غیرممکن خود غیرممکن است.
گردآوری، ترجمه و تحریر از تیم رسانه هاگ
کپی فقط با ذکر منبع مجاز می باشد.
منبع: popsci
