Organoiditieto (OI) – Askel silikonipohjaisen tekoälyn (AI) ohi?

Vaikka kvanttilaskentaa usein mainostetaan seuraavana merkittävänä läpimurtona, joka tapahtuu tietojenkäsittelyssä elinaikojemme aikana, on olemassa toinen lähestymistapa, joka saattaa olla yhtä vaikuttava – Organoiditieto (OI).

Jokainen, joka tuntee Moore’n lain – jonka mukaan noin kahden vuoden välein integroidulle piiriin mahtuvien transistorien määrä kaksinkertaistuu ja kustannukset puolittuvat – todennäköisesti tietää, että sen hyödyllisyys on lähestymässä loppua. Vaikka laki on ollut melko luotettava tietojenkäsittelyn tulevaisuuden ennustamisessa sen havainnoinnista vuonna 1965 lähtien, olemme saavuttaneet pisteen, jossa perustavanlaatuiset rajoitteet estävät kasvun jatkumisen tällä tahdilla. Keskeisin rajoite johtuu transistorien lämpövaatimuksista.

With Moore’s Law set to become obsolete within the decade, and conventional computing reaching its limits, it is only a matter of time before alternative approaches like OI become a reality.

Mitä on Organoiditieto?

The OI:n ideaa ja potentiaalia is actively being fleshed out by researchers at Johns Hopkins University.  Those involved describe OI as an, “…tulevaksi monitieteiseksi alaksi, joka pyrkii kehittämään biologista laskentaa käyttämällä ihmisen aivosolujen (aivoorganoidit) 3D-kulttuureja ja aivo‑kone -rajapintateknologioita,”

Periaatteessa OI on mahdollinen hybriditeknologia, joka yhdistää tulevaisuuden biologiset tietokoneet aivo‑kone -rajapintaan, mahdollistaen kohdennetut tehtävät ja oppimisen ulkoisten antureiden/stimulaatioiden avulla.

On syytä huomata, että realistisesti kehittynyt OI voi olla vielä vuosikymmenten päässä. Vaikka kehittynyt OI saattaa viedä aikaa, käsite on kehittynyt vuosikymmenten tutkimuksen aikana, jossa on jo tehty laboratoriossa kasvatettuja kudoksia.

Tällä hetkellä on jo olemassa onnistuneita esimerkkejä aivosolujen oppineesta ‘tavoitteellisesta’ tehtävästä. Merkittävin esimerkki tästä tuli loppuvuodesta 2022, kun UCL Queen Square Institute of Neurology opettivat laboratoriossa kasvatetut solut pelaamaan videopeliä Pong.

Miksi kehittää Organoiditietoa?

Syynä OI:n kehittämiseen on yksinkertainen – meidän on edettävä eteenpäin. Biologisella laskennalla ja silikonipohjaisella laskennalla on omat vahvuutensa ja rajoitteensa. Esimerkiksi ihmisaivot ovat uskomattoman tehokkaita logiikan käyttämisessä ja monimutkaisten päätösten tekemisessä. Samaan aikaan silikonipohjainen laskenta menestyy laskutoimituksissa.

Yksi OI:n takana olevista tutkijoista, tohtori Thomas Hartung, selittää, että “Frontier, Kentucky’n uusin supertietokone, on 600 miljoonan dollarin, 6 800 neliöjalan kokoinen laitos. Vain viime vuoden kesäkuussa se ylitti ensimmäistä kertaa yhden ihmisaivojen laskentatehon – mutta käyttäen miljoona kertaa enemmän energiaa”

Yksinkertaisesti sanottuna OI:lla on potentiaalia olla nopeampi, älykkäämpi, monipuolisempi ja tehokkaampi kuin mikään nykyinen laskentamenetelmä. Tämänhetkinen tutkimus sen kehittämiseksi luo pohjan sille, mitä tapahtuu, kun silikonipohjainen laskenta saavuttaa rajansa. Ilman sitä teknologinen kasvu saattaa lopulta pysähtyä.

Toistaiseksi tutkijat ovat ilmoittaneet, että suuri painopiste on kestävien organoidien valmistuksen skaalaamisessa. Tällä hetkellä tutkittavat aivoorganoidit ovat kolmiulotteisia rakenteita, jotka koostuvat noin 50 000 solusta. Jotta voitaisiin saavuttaa jotain OI:n kaltaista, tätä lukumäärää tulisi moninkertaistaa. Lähitulevaisuudessa on niitä, jotka uskovat, että nykyinen silikonipohjainen tekoäly voi toimia väliaikaisratkaisuna, auttaen kehittämään uusia menetelmiä juuri tähän.

Mahdolliset käyttötapaukset

Hypätään vuoteen 2050. Perus‑ OI on nyt käyttökelpoinen teknologia, jota voidaan hyödyntää. Biologiset tietokoneet voivat nyt suorittaa tekoälyalgoritmeja ilman silikonipohjaisuuden rajoitteita. Missä aloilla OI ja sen kehittämiseen tehty tutkimus voivat edistää ymmärrystämme?

Neurologiset häiriöt

Olipa kyseessä Alzheimerin tauti, autismi, skitsofrenia tai jokin muu neurologinen häiriö, OI:ta ja sen teknologiaa koskeva tutkimus voi valaista niiden taustalla olevia patologioita.

Lisäksi ei ainoastaan ymmärryksemme sairauksista kasva, vaan myös kykymme kehittää lääkkeitä ja ratkaisuja niiden hoitamiseksi.

Syöte, tulkinta, integrointi

Samoin kuin OI‑tutkimus voi auttaa ymmärtämään neurologisia häiriöitä, se tarjoaa myös paljon paremman käsityksen siitä, miten terve aivot toimivat ja kehittyvät. Tämä tarkoittaa tarkastelua siitä, miten ihmisaivot,

• ottavat vastaan tietoa
• tulkkaavat tietoa
• integroivat tiedon olemassa olevaan tietokantaansa

Saamalla parempi ymmärrys jokaisesta, voimme opettaa nuorisoamme tehokkaammin ja hyödyntää aivokapasiteettiamme koko elämämme ajan.

Aitoja huolia

Ei ole yllättävää, että OI:n kaltaiset teknologiat herättävät useita huolia. Tutkijat puhuvat aivojen laboratoriossa kasvatettujen solujen manipuloimisesta ja testaamisesta. Tästä näkökulmasta tässä on kaksi asiaa, jotka epäilemättä näyttelevät merkittävää roolia OI:n tulevassa kehityksessä.

Singulariteetti

Vaikka ihmisaivot ovat vaikuttavat, niillä on omat rajansa – ja OI pyrkii juuri niiden ylittämiseen. Jos se onnistuu, OI voi olla teknologia, joka jonain päivänä synnyttää singulariteetin – ajanhetken, jolloin teknologia saavuttaa älykkyyden tason, jonka kasvu on hallitsematonta eikä sitä voida pysäyttää. Se on vapautumispiste. Vaikka tämä saattaa nyt vaikuttaa kaukaiselta, skenaario sijoittuu vuoteen 2050.

Monet uskovat, että jos mahdollista, juuri tässä vaiheessa teknologia tulee itse tietoiseksi. Tämä on Ray Kurzweilin kirjassa ‘The Singularity is Near’ käsitelty ajatus. Kirjoituksissaan Kurzweil ilmaisee uskovansa, että singulariteetti tapahtuu noin vuonna 2045.

Ihmiset pelkäävät muutosta ja sitä, mitä eivät ymmärrä. Ehkä juuri tästä syystä tuotamme jatkuvasti fiktiota, jossa itse tietoinen teknologia esitetään pahantahtoisena. Se on varoitus, joka herättää pelkoa ja epäluuloa jotain kohtaan, mikä saattaa jonain päivänä ylittää ymmärryksemme.

Etiikka

Koska OI‑tutkimus sisältää aivosolujen tutkimista, on järkevää pohtia siihen liittyvää etiikkaa. Kun teknologia kehittyy ja testausrakenteet monimutkaistuvat, miten määritämme sen ajanhetken, jolloin tiettyjen lääkkeiden tai stimulaatioiden testaaminen ei enää ole inhimillistä?

Lopullinen sana

Vuonna 2023 OI ei ole vielä edes täysin muodostunut käsite. Se on visioitu teknologia, joka yhdistää vielä kehittymässä olevia teknologioita. Tästä huolimatta potentiaali edistää ymmärrystämme ihmisaivoista ja laskentakyvyistä on vähintäänkin kiehtova.