Bir gece rüyasında kelebek olduğunu gören ve uyandığında insan olduğunu hatırlayan bir düşünürün hikayesi veya Matrix filmindeki insanların makineler için bir enerji kaynağı olarak kullanıldığı distopik senaryolar… Yapay zeka ve insan bilinci üzerine düşünürken zihnimizde canlanan bu imgeler, bilim ve felsefenin kesişim noktasında yer alır. Ancak ya senaryonun ilk taslağında makinelerin insan beynini bir işlemci, yani bilgisayarın beyni olarak kullandığı fikir gerçeğe dönüşmeye başlarsa? İşte tam da burada, biyobilgisayar teknolojisi devreye giriyor. (Barış Özcan)
Yazıyı okumak yerine dinlemek isterseniz, aşağıda linki bulunan içerik google notebooklm yapay zeka aracı tarafından otomatik olarak oluşturulmuştur.
Dünyanın İlk Ticari Biyolojik Bilgisayarı
Dünyanın ilk ticari biyolojik bilgisayarı olarak tanıtılan CL1, insan beyni hücrelerini kullanarak hesaplama yapma potansiyelini gerçeğe dönüştüren önemli bir adım. Avustralyalı Cortical Labs girişimi tarafından geliştirilen ve Mobil Dünya Kongresi’nde tanıtılan bu sistem, “Sentetik Biyolojik Zeka (Synthetic Biological Intelligence – SBI)” olarak adlandırılıyor ve yapay sinir ağlarının ötesine geçen organik bir hesaplama kapasitesi sunuyor.
Biyobilgisayar Nedir ve Nasıl Yapılır?
Geleneksel bilgisayarlar silikondan yapılmış transistörler kullanırken, biyobilgisayarlar adından da anlaşılacağı gibi biyolojik materyalleri temel alıyor. CL1 örneğinde, bu materyal laboratuvarda yetiştirilmiş insan beyni hücreleri, yani nöronlar. Bu tasarıma “wetware” (ıslak donanım) denmesi de buradan geliyor, çünkü silikon yerine canlı hücreler içeriyorlar.
Peki, bu nöronlar nasıl elde ediliyor? Öyle Matrix’teki gibi cam küvetlerde yüzen insan bedenlerinden doğrudan alınan hücreler değiller şimdilik. Bu biyobilgisayarların içindeki nöronlar aslında kök hücrelerden türetiliyor. Vücudumuzda bulunan, örneğin cilt veya kan hücreleri gibi olgunlaşmış hücreler, genetik yeniden programlama yoluyla indüklenmiş ploripoten kök hücrelere dönüştürülüyor. Bu kök hücreler, vücudun farklı türde hücrelerine dönüşebilme yeteneğine sahip. Bu dönüşüm süreci, Kyoto Üniversitesi’nden Nobel ödüllü Shinya Yamanaka’nın fare hücreleriyle yaptığı ve insan hücrelerinde de işe yarayan bir yöntemle mümkün hale geldi.
Kan veya deri hücrelerinden elde edilen bu iPS hücreleri, ardından birkaç hafta süren hassas bir kuluçka ve gen düzenleme sürecinden geçirilerek sinir hücresi öncüllerine, yani tam olarak olgunlaşmamış beyin hücrelerine dönüştürülüyor. Eskiden bu süreç yaklaşık 4 ay sürüyordu, ancak MIT’den araştırmacılar geçtiğimiz günlerde bu uzun süreci kısaltabilecek, hatta doğrudan cilt hücresinden nöron üretebilecek yeni yöntemler geliştirdiklerini açıkladılar.
Yeterince olgunlaşan bu nöronlar daha sonra çok elektrotlu bir çip (MEA) üzerine yerleştiriliyor. CL1’de 59 elektrot içeren özel bir çip kullanılıyor. Bu çip, hücrelere elektriksel sinyaller göndermek (girdi) ve onların aktivitesini okumak (çıktı) için bir arayüz görevi görüyor. Nöronların canlı kalabilmesi için sistem aynı zamanda sıcaklık kontrolü, gaz karıştırma, filtrasyon ve atık yönetimi gibi işlevleri yerine getiren bir yaşam destek ünitesi içeriyor. Bu sistem sayesinde nöronlar en fazla altı aya kadar canlı kalabiliyor.
CL1 ve Pong Deneyi: Biyolojik Zeka Öğreniyor
Cortical Labs’in en dikkat çekici başarılarından biri, 2021 yılında 800 bin nörondan oluşan “DishBrain” adlı sistemlerinin Pong oynamayı öğrenmesiydi. Bu, yaşayan bir sistemin, tam bir organ kadar büyük olmasa da, öğrenebildiğini gösteren önemli bir deneydi.
Bu deneyde nöronlar, üzerlerine yerleştirildikleri MEA aracılığıyla eğitildi. Pong oyununda topun rakete göre konumu elektriksel uyarımlarla hücrelere iletildi; top yaklaştıkça stimülasyon artırıldı. Çip adeta bir duyusal bölge gibi işlev görüyordu, hücreler elektrik sinyalleriyle “görüyordu”. Hücrelerin verdiği tepkiler, yani elektriksel aktiviteleri kaydedildi ve bu aktiviteler sanal raketi yukarı veya aşağı hareket ettirmek için kullanıldı. Bu da bir motor çıktı işlevi görüyordu.
Hücreler oyunun kurallarını modern sinir bilimin teorilerinden biri olan serbest enerji prensibine göre öğrendi. Bu prensip, zeki sistemlerin belirsizlikten kaçınıp tahmin edilebilirliği tercih ettiğini söyler. Nöronlara bir oyun dünyası verildi ve ardından bir ödül-ceza mekanizması kuruldu. Eğer nöronlar topu kaçırırsa, ceza olarak onlara karmaşık ve tahmin edilemeyen bir sinyal (elektriksel gürültü) gönderildi. Eğer topu başarıyla karşılarlarsa, ödül olarak onlara kısa, temiz bir sinyal verildi. Bayağı bayağı “sopa ve havuçla” eğitildiler. Bu deney, nöronlar arasındaki bağlantıların (sinapsların) uyarı sıklığına ve tipine göre güçlenip zayıfladığını, yani sinaptik plastisiteyi destekledi. Bu plastisite, öğrenmenin, hatırlamanın ve adapte olmanın temelini oluşturuyor.
Biyobilgisayarların Avantajları: Neden Silikondan Ötesi?
Biyobilgisayarların geliştirilmesindeki temel motivasyonlardan biri, mevcut yapay zeka sistemlerinin bazı önemli sınırlamalarını aşmaktır.
1.Düşük Enerji Tüketimi
Geleneksel yapay zeka modelleri devasa miktarda enerji tüketir. Günümüzde yaygın kullanılan yapay zeka sistemleri 850-1000 watt civarında güç tüketirken, CL1 yalnızca birkaç watt enerji harcıyor. İnsan beyninin bile en karmaşık işleri yaparken sadece yaklaşık 20 watt enerji harcadığı düşünülürse, biyolojik sistemlerin enerji verimliliği inanılmazdır. Microsoft, Meta gibi şirketlerin devasa sunucu tarlalarının enerji ihtiyacını karşılamak için nükleer santraller satın almaya başlaması, bu konunun ne kadar kritik olduğunu gösteriyor. 2034’e kadar dünya genelindeki veri merkezlerinin Hindistan’ın toplam enerji tüketimi kadar enerji harcaması bekleniyor. Biyobilgisayarlar bu soruna potansiyel bir çözüm sunuyor.
2.Daha Hızlı ve Verimli Öğrenme
Geleneksel yapay sinir ağları çoğu zaman devasa veri kümeleriyle saatlerce veya günlerce eğitilmek zorundadır. Biyolojik nöronlar ise daha hızlı adaptasyon gösterebiliyor ve daha küçük veri setlerinden öğrenebiliyor. Bu, özellikle eğitim verisinin sınırlı olduğu veya hızlı adaptasyonun gerektiği senaryolarda büyük bir avantaj sağlar.
3.Esneklik ve Dinamizm
Biyolojik sinir ağları, geleneksel yapay sinir ağlarından daha esnek ve dinamik bir yapıya sahip olabilir. Her bir hücre kendi başına hesaplama yapabilir ve zamanla en iyi davranışı öğrenebilir. Sistem içindeki her birimin kendi kararını verebilmesi, potansiyel olarak daha güçlü bir zeka ortaya çıkarabilir.
Potansiyel Uygulama Alanları
Biyobilgisayarların potansiyel uygulama alanları oldukça geniş olsa da, en çok umut vadeden alanlardan biri tıp ve sağlık sektörü olarak öne çıkıyor. İlaç geliştirme ve hastalık modelleme süreçleri biyobilgisayarlar sayesinde devrim geçirebilir. Özellikle demans veya epilepsi gibi nörolojik hastalıklardan alınan nöronlar kullanılarak, kişiye özel ilaçlar test edilebilir ve tedavi geliştirme süreçleri önemli ölçüde hızlandırılabilir. Bu, yaşam kalitesini artıracak hücre terapilerine de zemin hazırlayabilir.
Ayrıca, enerji verimliliği ve küçük veri setlerinden öğrenme yetenekleri sayesinde, geleneksel yapay zeka sistemlerinin yetersiz kaldığı veya kullanılamadığı alanlarda da biyobilgisayarların rol alması hedefleniyor.
Mevcut Sınırlar ve Zorluklar
Biyobilgisayarların potansiyeli heyecan verici olsa da, bu teknoloji henüz emekleme aşamasındadır ve önemli sınırlamaları bulunmaktadır:
Boyut ve Karmaşıklık
Mevcut biyobilgisayarlar veya biyolojik zeka sistemleri, gerçek bir insan beyninin boyutuna veya karmaşıklığına henüz ulaşmış değillerdir. CL1’in organoidi yaklaşık nohut tanesi kadar (yarım cm³) ve en fazla 5 milyon hücreye ulaşabiliyor. Bu, insan beynindeki 86 milyar civarındaki nöron ve trilyonlarca bağlantı ile karşılaştırıldığında çok düşüktür. Bu nedenle, bunlar tam bir beyin değildir, organları taklit eden minyatür yapılar oldukları için “organoid” olarak adlandırılırlar.
Ömür Süresi
Yaşam destek sistemine rağmen, nöronların ömrü şu anda en fazla 6 aydır. Sürekli çalışan ve güvenilir sistemler için bu bir sınırlama teşkil eder.
Üretim Süreci
Nöron üretme süreci hassas adımlar içerir ve hala karmaşıktır, ancak yeni yöntemlerle kısalması beklenmektedir. Seri üretim ve ölçeklendirme gelecekteki zorluklardır.
Mevcut Erişilebilirlik
CL1 şu anda 35.000 dolarlık bir fiyat etiketine sahip ve öncelikli olarak üniversiteler, araştırma merkezleri ve biyoteknoloji firmaları gibi uzman kullanıcılar için tasarlanmıştır. Tıpkı 60’lı ve 70’li yılların oda büyüklüğündeki bilgisayarları gibi, biyobilgisayar teknolojisi şu anda büyük makineler ve uzman ekipler gerektiren bir aşamadadır.
Bilinç ve Öz Farkındalık
Belki de en büyük ve en hassas sınır, bu sistemlerin bilinç kazanıp kazanamayacağı sorusudur. Mevcut organoidler bilinç kriterlerini karşılayacak büyüklükte veya karmaşıklıkta değildir. Ancak ya bir gün bu sınır aşılırsa? Neyin düşünce veya öz farkındalık sayılacağına dair bilim insanları arasında net bir tanım yoktur. Nöronal aktivite ile bilinç arasında nasıl bir eşik olduğu hala cevapsız bir sorudur. Cortical Labs gibi şirketler bu konuyu biyoetikçilerle çalışarak ve kamuoyu tartışmasına açarak dikkatle ele almaya çalışmaktadır. Amaçlarının acı çeken bir varlık yaratmak değil, nöronları yalnızca bir devre bileşeni olarak kullanmak olduğunu belirtiyorlar. Yine de, düşünebilen bir organoid yaratılabilirse, bu sadece teknolojiyi değil, insanlık tanımımızı dahi yeniden yazabilir.
Gelecek Vizyonu
Biyobilgisayar teknolojisinin geleceği, tıpkı silikon tabanlı bilgisayarların evrimi gibi, boyutların küçülmesi ve erişilebilirliğin artması yönünde ilerlemesi bekleniyor. Oda boyutlarındaki bilgisayarların masaüstüne, sonra dizüstüne ve ceplerimize sığması gibi, biyobilgisayarların da zamanla daha kompakt hale gelmesi öngörülüyor.
Final Spark gibi firmaların sunduğu “Wetware-as-a-Service (WaaS)” gibi bulut tabanlı hizmet modelleri, fiziksel cihaza sahip olmadan biyolojik zeka üzerinde deney yapma imkanı sunarak teknolojiyi daha ulaşılabilir kılacaktır.
Gelecekte, daha karmaşık biyolojik yapıların ve nöron ağlarının oluşturulabileceği ve bu sistemlerin hesaplama kapasitesinin artacağı düşünülüyor. Cortical Labs, biyolojik zekanın yapay sinir ağlarından farklı ve güçlü avantajlara sahip olduğunu göstererek, geleceğin yapay zeka modellerinin biyolojik sistemlerle hibrit hale gelebileceği bir vizyon ortaya koyuyor.
Özellikle sağlık alanındaki potansiyel büyük bir itici güç olacak. Kişiye özel ilaç testleri ve hastalık modellemeleri, tedavi süreçlerinde devrim yaratabilir.
Sonuç olarak, insan beyni hücrelerine dayalı biyobilgisayarlar, bilimsel ve teknolojik sınırları zorlayan heyecan verici bir alandır. Henüz başlangıç aşamasında olsalar da, enerji verimliliği, hızlı öğrenme ve tıp alanındaki potansiyel faydaları, geleceğin hesaplama ve yapay zeka dünyasını önemli ölçüde şekillendirebilir. Ancak bu gelişim, bilinç, etik sınırlar ve insan olmanın ne anlama geldiği gibi derin felsefi soruları da beraberinde getirecek ve bu tartışmalar bilimsel ilerlemeyle birlikte devam edecektir. CL1, belki de insan beyninin çalışma prensiplerini modelleyebilen ilk bilgisayar olarak, yapay zekanın evriminde yeni ve cesur bir sayfa açmaktadır.
Kaynaklar:
- https://www.youtube.com/watch?v=xB0yDDYgBYA
- https://corticallabs.com
- https://turkiye.ai/dunyanin-ilk-sentetik-biyolojik-zekasi-cl1/
İlk yorum yapan olun