Tekoälyä bakteerien avulla

Nebraska-Lincoln yliopiston tietojenkäsittelytieteen laitoksen uusin projekti ehdottaa, että tekoälyn kehittämisen alun perin inspiroineita biologisia järjestelmiä voitaisiin laajentaa kohti biohybridijärjestelmiä, jotka hyödyntävät älykkyyttä suoraan elävistä soluista.

Uuden National Science Foundationin apurahan ja Princetonin yliopiston kanssa yhteistyössä toimiva tietojenkäsittelytieteen apulaisprofessori Sasitharan Balasubramaniam pyrkii selvittämään, miten bakteerien geeniverkostojen luonnollisia rakenteita voitaisiin hyödyntää tekoälysovelluksissa.

”Vaikka bakteereilla ei ole varsinaisia aivoja, niillä on verkostorakenne, joka näyttää keinotekoiselta neuroverkolta, ja jos niillä on tuo verkosto, miksi emme voisi käyttää sitä laskennassa?” Balasubramaniam sanoi.

Balasubramaniam ja hänen tutkimusryhmänsä pyrkivät luomaan sähköisen ja kemiallisen kommunikaatiomekanismin kytkemällä sähköaktiivisen bakteerin, Shewanella oneidensis, tietokonejärjestelmään.

Elektrogenetiikan konseptia käyttäen sähköimpulsseja lähetetään stimuloimaan bakteerien geeniä säätelevien tekoälyverkkojen (GR-ANN) kohdegeenejä, mikä aiheuttaa kemiallisen reaktion laskennallista käyttöä varten ja tuottaa sähköistä lähtöä, jonka tietokone voi jälleen tulkita.

Balasubramaniamin mukaan tämän bakteerien ja tietokonejärjestelmän välisen viestintäsilmukan luominen voi itse asiassa mahdollistaa bakteerien suorittavan joitakin tietokoneen tehtäviä.

Jakamalla tietokoneen työmäärää uudelleen ja antamalla bakteerisolujen tehdä enemmän raskasta työtä, projekti tarjoaa useita energiansäästömahdollisuuksia. Koska tekoälysovellusten tarvitseman energian määrästä on tulossa kasvava ympäristöongelma monille, ratkaisun löytäminen on yksi projektin ensisijaisista tavoitteista.

Balasubramaniamin mukaan jos projekti onnistuu, se ei ainoastaan ​​mullista biohybriditietokonejärjestelmiä ja -arkkitehtuuria, vaan se voi myös johtaa muihin keksintöihin, kuten ohjelmoidulla bakteerilaskennalla varustettuihin implantoitaviin pillerilaitteisiin, jotka yhdistävät terveydenhuollon ja teknologian alat.

”Bakteerit aiheuttavat paljon haavainfektioita, joten yksi mahdollinen ratkaisu voi olla älykäs pilleri, joka on yhdistetty tietokoneeseen. Älypillerin sisällä on bakteereja, joissa on tekoälyominaisuus”, Balasubramaniam sanoi. ”Nämä bakteerit ovat vuorovaikutuksessa infektion aiheuttavien luonnollisten bakteerien kanssa, ja sitten yrität hallita sitä.”

Lopulta Balasubramaniam toivoo, että hänen projektinsa johtaa uusiin löytöihin ja avaa uusia mahdollisuuksia bioteknologian alalla sekä monilla muilla tieteen ja tutkimuksen aloilla.

Aiheesta aiemmin:

Keinotekoiset neuronit ja elävät solut

Antureita mikrobien nanolangoista

Elektroniikkaa ja bakteereja