Het apparaat in dit artikel is misschien wel het meest exotische apparaat op de beurs. Het is niemand minder dan de eerste commercieel verkrijgbare biologische computer, ontwikkeld door Cortical Labs, een Australisch biotechbedrijf.
Biological computing is een tak van de computerwetenschap die enerzijds bestudeert hoe we elementen van biologische aard kunnen gebruiken om informatie te verwerken en op te slaan. En anderzijds hoe we ons kunnen laten inspireren door de mechanismen van de biologische evolutie om nieuwe algoritmen te ontwikkelen waarmee we complexe problemen kunnen oplossen. Als we het bij hardware houden, maakt deze discipline gebruik van moleculen die zijn afgeleid van biologische systemen, zoals eiwitten of DNA, om berekeningen uit te voeren en informatie op te slaan en op te vragen.
En als we ons op het terrein van software begeven, in het bijzonder kunstmatige intelligentie (AI), dan stelt biologische informatica voor om bepaalde computerwetenschappelijke problemen aan te pakken door inspiratie te putten uit de strategie die de biologie gebruikt om bepaalde uitdagingen op te lossen. In ieder geval maakt de CL1 computer, de biologische machine ontwikkeld door het team van onderzoekers van Cortical Labs, deel uit van de tak van biologische informatica die zich richt op de ontwikkeling van nieuwe hardware die in staat is informatie te verwerken en op te slaan.
CL1 is een droom die uitkomt
Deze geavanceerde computer is grotendeels mogelijk gemaakt dankzij de vooruitgang in nanobiotechnologie in de afgelopen jaren. De meest precieze definitie van nanobiotechnologie, en de definitie die het meest geaccepteerd wordt door wetenschappers, beschrijft het als de technologie die ons in staat stelt om eiwitten nauwkeurig te manipuleren om complexere functionele structuren samen te stellen. De eerste biologische computers voor onderzoek konden berekeningen uitvoeren door het RNA (ribonucleïnezuur) van een bacterie te manipuleren.
In grote lijnen is wat wetenschappers tot nu toe hebben gedaan om deze machines te ontwikkelen, gebruik maken van het feit dat DNA-moleculen zich op dezelfde manier gedragen als een digitaal circuit om er dezelfde logische bewerkingen mee uit te voeren die conventionele siliciumprocessoren uitvoeren. Deze manipulatie van DNA is mogelijk dankzij de vooruitgang in nanobiotechnologie in de afgelopen jaren.
Nadat het biologische circuit was voorbereid, werd het ingebracht in een Escherichia coli bacterie die identiek is aan de bacteriën die zich in onze maag en darmen bevinden en zonder welke we voedsel niet goed zouden kunnen verteren. Wanneer het gemanipuleerde DNA door de celwand van de bacterie gaat, vertaalt de eigen moleculaire machine van de cel het in boodschapper-RNA (mRNA).
Interessant genoeg vertelt dat mRNA het ribosoom van de cel wat het moet doen om een eiwit te synthetiseren dat vooraf is ingesteld door de onderzoekers. Ribosomen zijn de organellen of onderdelen van cellen die verantwoordelijk zijn voor de synthese of aanmaak van eiwitten. En nu komt het meest verrassende deel: het mRNA dat het ribosoom vertelt hoe het eiwit moet worden gemaakt , wordt alleen geactiveerd in de aanwezigheid van een bepaalde input, en als dat gebeurt, start het de productie van het eiwit, dat de output is. Dit gedrag is precies hetzelfde als dat van een transistor.
CL1, de biologische computer van Cortical Labs, werkt niet precies zo, maar de strategie die we zojuist hebben onderzocht is nuttig om te begrijpen hoe het werkt. Het doet dit door echte neuronen te laten groeien in een voedingsrijke oplossing waardoor ze gezond kunnen groeien op een siliciumchip die elektrische impulsen verstuurt en ontvangt. Het is echter niet allemaal hardware in deze machine.
En het is verantwoordelijk voor de directe interactie met neuronen is een biologisch intelligent besturingssysteem genaamd ‘biOS’ (Biological Intelligence Operating System) dat is ontwikkeld door Cortical Labs. Deze software stuurt rechtstreeks informatie naar de neuronen over hun omgeving en de neuronen reageren hierop door elektrische impulsen af te geven. Het belangrijkste is echter dat de neuronen van CL1 programmeerbaar zijn en dat het dus mogelijk is om er code op te implementeren. Deze machine is echter niet bedoeld voor thuisgebruik.
Het is bedoeld voor onderzoekers om bijvoorbeeld beter te begrijpen hoe neuronen informatie verwerken zonder dierproeven te hoeven doen. Het kan neurowetenschappers zelfs helpen te begrijpen hoe leren in realtime werkt of welke mechanismen sommige neurodegeneratieve ziekten in gang zetten. Bovendien is het stroomverbruik van CL1 veel lager dan dat van een conventionele computer. Klinkt goed, nietwaar?
