هذا ما قاله البروفيسور سيمون ليتسين، المحاضر في جامعة تل أبيب والمدير التنفيذي للتكنولوجيا في StoreDot، كجزء من لجنة خبراء تحت عنوان "الرقائق الثورية" التي عقدت كجزء من اجتماع Chip Club الإسرائيلي
"سوف ينعكس الابتكار في القرن الحادي والعشرين في التفاعل بين علم الأحياء والتكنولوجيا." هذا الاقتباس المنسوب للراحل ستيف جوبز، افتتح لجنة الخبراء حول موضوع "رقائق الثورة: هل تكمن رقائق المستقبل في المزيج الصحيح من البيولوجيا والكيمياء والفيزياء؟" انعقدت لجنة الخبراء في 21 يونيو 23 في تل أبيب، كجزء من اجتماع نادي الرقائق الإسرائيلي. وانضم إلى مدير الجلسة، شلومو جيردمان - رئيس نادي الرقائق الإسرائيلي، البروفيسور سيمون ليتسين، المحاضر في جامعة تل أبيب والمدير التنفيذي للتكنولوجيا في StoreDot؛ البروفيسور ماتي مينتز، المحاضر في جامعة تل أبيب والباحث في مجال واجهات الدماغ والآلة، والدكتور توم ران، الباحث في مجال الحواسيب البيولوجية في معهد وايزمان للعلوم.
وفي بداية النقاش، أشار البروفيسور ليتسن إلى كلام ستيف جوبز الذي قال إن الابتكار في القرن الحادي والعشرين سوف ينعكس في التفاعل بين علم الأحياء والتكنولوجيا. وأشار إلى أن شركة StoreDot تشارك رؤية ستيف جوبز وتسعى جاهدة للاستفادة من الجزيئات الموجودة في الطبيعة لصنع أجهزة حقيقية. ويروي كيف نضجت فكرة بحثه الحالي في ذهنه: "بدأت القصة عندما قرأت مقالاً في مجلة Nature عام 21 حول بحث البروفيسور أودي غازيت وجيل روزنمان من جامعة تل أبيب حول استخدام الببتيدات لإنتاج النانودوت - نقاط صغيرة. تناول بحثهم العملية التي تحدث لدى مرضى الزهايمر حيث تلتصق الببتيدات بالأنابيب النانوية. تعلم غازيت وروزمان كيفية إيقاف العملية في المنتصف وإنتاج نقاط نانوية عضوية صغيرة وموحدة. وفي الوقت نفسه، عملت في نفس الوقت في الجامعة وفي شركة SanDisk، وبالتالي قمت باختبار استخدام النقاط النانوية المعدنية في ذكريات الفلاش. تواصلت مع جيل روزنمان وبدأت بطرح أسئلة حول الخصائص الفيزيائية، واتضح لي أن العلم لا يعرف كيفية الإجابة على جميع الأسئلة. قمنا معًا بتأسيس مجموعة بحثية، انضم إليها دورون مايرسدورف. ومن هذا البحث نشأت شركة StoreDot، التي بدأت العمل منذ عام، وهي الآن في الجولة الثانية من جمع الأموال. نحن نركز على تطبيقين: تغيير لون الشاشات بطريقة أكثر كفاءة وأقل تكلفة، بالإضافة إلى البطاريات التي يمكن شحنها خلال 2010 ثانية."
تحدث البروفيسور ماتي مينتز، المحاضر في جامعة تل أبيب والباحث في مجال واجهات الدماغ والآلة، عن البحث الذي يجريه في كلية العلوم العصبية، في مجال استعادة الوظائف السلوكية بعد إصابة الدماغ: "العديد من تشير الدراسات في علم الأعصاب والطب النفسي إلى أن الحوادث وشيخوخة الجسم تتسبب في تلف مناطق صغيرة في الدماغ واختلال وظائفها. على سبيل المثال، في الشيخوخة، تتعطل وظيفة مناطق صغيرة في الدماغ مسؤولة عن الحركات الحركية البسيطة مثل البلع أو خلل في التنفس. يحاول البحث العلمي اختبار منطقة معينة من الدماغ، لمعرفة ما إذا كان من الممكن استقبال المعلومات عند مدخل تلك المنطقة، ومعالجتها خارجها، وإعادة المعلومات إلى المخرج من ذلك المكون الدماغي.
ودرس تيودور بيرغر، الباحث في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس، في هذا السياق منطقة الحصين: وهي منطقة الدماغ المسؤولة عن الذاكرة والإدراك المكاني ونقل الذاكرة قصيرة المدى إلى الذاكرة طويلة المدى. لقد قام بإدخال الكثير من الأقطاب الكهربائية داخل وخارج الحصين، وعلى طول الطريق قام بتنشيط شريحة تحتوي على خوارزمية تترجم المدخلات إلى مخرجات. وفي تجربة أجراها مع الفئران، نجح في استعادة ذاكرتهم، لكنه واجه صعوبة في تعليمهم أشياء جديدة واقتصر فقط على تقليد ما فعلوه في الماضي. المجموعة التي قمت ببنائها مع مهندسين في جامعة تل أبيب وبالتعاون مع عدة مجموعات بحثية في أوروبا، تسعى إلى استبدال منطقة من الحصين بنسخة من دائرة الدماغ. لقد قمنا بنسخ دائرة عصبية في المخيخ مسؤولة عن التعلم الحركي على شريحة إلكترونية. لقد قمنا بربط هذا بكل من مسارات الإدخال والإخراج المخيخية. عندما قمنا بإزالة منطقة التعلم، استخدم الحيوان الدائرة المتناوبة التي سمحت له بتعلم أشياء جديدة. الجانب السلبي: ما زلنا لا نعرف كيفية تقليد ما تعلمه المخيخ في الماضي. يمكننا أن نعطي الشخص النظام لإعادة تعلم ما تعلمه عندما كان طفلاً. ولكن كما ذكرنا، فإن البحث لا يزال مستمرا."
الأمراض الإضافية هي محور البحوث التكنولوجية البيولوجية. على سبيل المثال، تحدث الدكتور توم ران، الباحث في مشروع الكمبيوتر البيولوجي بمعهد وايزمان، عن الطموح إلى إنشاء قطرات ماء تحتوي على تريليونات من حواسيب الحمض النووي، وتسافر حول جسم الإنسان وتعرف كيفية التعرف على الخلايا السرطانية. "يعمل الباحثون حاليًا على تطبيقات تكنولوجية مثيرة للاهتمام في مجال علم الأحياء: الهندسة الوراثية للبكتيريا حتى تتمكن من هضم الورق وتحويله إلى سكر، أو طابعة ثلاثية الأبعاد يمكن من خلالها بناء الأنسجة، والتي نجحوا بها بالفعل في الطباعة الاصطناعية الدم والكلى للفئران. يمكنك اليوم طلب علبة، والبصق في أنبوب الاختبار، وبعد أسبوع يمكنك الحصول على معلومات شاملة حول حاملات جينات السرطان، والنظام الغذائي الموصى به، ومراجعة جينية شاملة، والشكل الذي سيبدو عليه طفلك. توجد اليوم بنوك الحيوانات المنوية التي تعرض تحديد السمات، ومع تطور التكنولوجيا، سنكون قادرين في المستقبل على المساعدة في إحياء الأصناف - من الماموث إلى إنسان النياندرتال. ومع ذلك، إلى جانب المزايا هناك الخوف من أن شركات التأمين سوف تسيء استخدام التكنولوجيا وتضع أقساط مرتفعة لحاملي الجينات السرطانية، أو الخوف من أن يتمكن أي طفل من طباعة فيروس الإيبولا على طابعة ثلاثية الأبعاد ويبدأ الفيروس وينتشر. سباق مكافحة الفيروسات في الحياة الحقيقية أيضًا."
وقال مدير الجلسة شلومو جيردمان: "كل ما رأيناه هنا كان مذهلاً بلا شك، وليس هناك شك في أننا يجب أن نتكيف مع الحياة في عالم متغير. هل تعتقد أننا على أعتاب واحدة من أعظم الثورات التكنولوجية؟"
البروفيسور مينتز: "من السهل تعريف أي شيء يتغير بأنه ثورة. والسؤال هو: في أي اتجاه تسير الثورة؟ أنا لا أتفق مع البروفيسور فاديا [البروفيسور إيلون فاديا] الذي قال إن الثورة ستكون في اتجاه علم الأحياء والإلكترونيات. تتمتع الإلكترونيات بفرصة قصيرة جدًا. سوف يتطور علم الأحياء كثيرًا لدرجة أن الإلكترونيات لن تكون ضرورية. لقد رأينا أي نوع من أجهزة الكمبيوتر يمكن أن تكون. يتعلق الأمر بإمكانية استعادة علم الأحياء وربطه بالتكنولوجيا، لكن الأشخاص مثلي، الذين يعملون على الارتباط بالإلكترونيات، يعرفون أن لدينا وقت محدود حتى يدخل علماء الأحياء في القصة وبعد ذلك ستحدث ثورة".
قام البروفيسور ليتزين بتنقيح كلمات البروفيسور مينتز وفرق بين اتجاهين بحثيين: التطورات التي تجمع بين علم الأحياء والإلكترونيات واستخدامات الإلكترونيات القياسية لغرض تحسين أداء الجسم البشري. "إن هذا الأخير يحقق العديد من الاختراقات، ولكن النظام محافظ للغاية والمنظمون يمنعون التدخل في حياة الإنسان. ومن ناحية أخرى، فإننا في بداية الطريق فيما يتعلق باستخدام المواد العضوية لبناء عمليات جديدة كما هو الحال في الإلكترونيات. هناك عدد قليل من الشركات والأفكار، لكنني أؤمن بالاتجاه، وفي غضون 10 إلى 20 عامًا سنرى الكثير من التطبيقات والاستخدام المكثف للمواد البيولوجية".
الدكتور ران: "هناك 3 مليارات حرف في حمضنا النووي، والخطأ في أحدها يكفي لإصابة الإنسان بالتليف الكيسي. مفهوم الحوسبة سيكون نفس المفهوم، والمعنى أنه سيكون بداخلنا. ستكون هذه ثورة".
جيردمان: "يتم تصنيع معظم أجهزة الكمبيوتر اليوم وفقًا لآلة فون نيومان - المعالجة التسلسلية؛ تم بناء الدماغ بطريقة معالجة متوازية وشبكة عصبية أكثر كفاءة. هل تعتقد أنه في السنوات القادمة سيتغير عالم الحوسبة بأكمله في اتجاه المعالجة العصبية التي تشبه بنية الدماغ؟"
الدكتور ران: "هناك عدد لا بأس به من أنظمة الحوسبة المتوازية، لكن الدماغ لا يعمل بالضرورة بالتوازي. تجربتنا متسلسلة: فكرة بعد فكرة. في عصر الحوسبة البيولوجية، نرى 3 تريليونات جهاز كمبيوتر في قطرة واحدة، أي عدد لا يحصى من أجهزة الكمبيوتر تعمل في نفس الوقت. سيكون من الممكن تطوير أجهزة كمبيوتر بيولوجية يمكنها التحقق من قرارات بعضها البعض. يمكن حل الظواهر مثل تساقط الشعر نتيجة وصفة طبية غير دقيقة باستخدام أجهزة الكمبيوتر التي من شأنها أن تتحقق من بعضها البعض: واحد سيتحقق من المرض والآخر سيتحقق من الصحة.
البروفيسور ليتزين: "عندما نتحدث عن الثورات، عليك أن تتذكر أنه قبل 20 عامًا بالفعل كانوا يتحدثون عن أجهزة الكمبيوتر الكمومية. لقد ظنوا حينها أنهم سيحلون محل أجهزة الكمبيوتر العادية في غضون خمس إلى عشر سنوات. الحقيقة في المنتصف. أعتقد أنه ستكون هناك عمليات يمكن تنفيذها بكفاءة أكبر في الشبكات العصبية، لكنني لا أعتقد أنها ستحل محل أجهزة الكمبيوتر الحالية. في تقديري، سيكون هناك حل متكامل، لكننا في مرحلة مبكرة إلى حد ما منه".
البروفيسور مينتز: "لا أعرف إذا كانت ستكون هناك ثورة في مجال الكمبيوتر، لكننا بالتأكيد في بداية ثورة في مجال الدماغ. كم عدد الخلايا التي يمكنني قياسها في نفس الوقت؟ واحد اثنين ثلاثة. إذا قمت ببناء الدائرة على شريحة يمكنني الآن معرفة ما يفعله كل مكون في نفس الوقت. الثورة ستتم من خلال الاتصال بالإلكترونيات وبالتالي سنكتسب المعرفة عن الدماغ نفسه. من خلال الاتصال بالإلكترونيات يمكننا أن نفهم بشكل أفضل كيفية عمل الدائرة. حتى البروفيسور فاديا، الذي يعمل مع معظم الأقطاب الكهربائية، يفشل في إنتاج المعلومات من مثل هذه الدائرة الصغيرة.
وفي سياق استخدام المنتجات العضوية الحيوية، سُئل البروفيسور ليسين عن المكان الذي يعتقد أنه من الممكن الوصول إليه نتيجة لاستخدام هذه المنتجات. وأجاب على ذلك أن الفكرة الأولى التي طرحت في هذا السياق هي تحسين ذاكرة الكمبيوتر نتيجة الأبحاث حول مرض الزهايمر (وهي فكرة مثيرة للاهتمام في حد ذاتها، لأنه مرض يؤثر على الذاكرة). ويعتقد أن هناك العديد من العمليات في جسم الإنسان التي مازلنا لا نفهمها، وسيكون من الممكن في المستقبل التعلم منها واستخدام هذه المعرفة في التطبيقات. ويشير في هذا السياق إلى استخدام نقاط النانو: "اكتشفنا استخدام نقاط النانو في الشاشات بالصدفة، عندما حاولنا بيع الذكريات ولم يكن هناك مشترين لها. لكن أحد العملاء، وهو شركة كبيرة في آسيا، اقترح علينا اختبار الخصائص البصرية للنقاط الكمومية. بيت القصيد هو طرح الأسئلة الصحيحة."
جيردمان: "بروفيسور مينتز، ما مدى اقترابنا من استكمال تطوير الرقائق الحيوية؟"
البروفيسور مينتز: "يعتمد الأمر على نوع الأمراض. ربما لن نتمكن من إيجاد حل لمرض الزهايمر لأنه مرض منتشر، يهاجم أماكن كثيرة في القشرة الدماغية. ولكن هناك أمراض عصبية ونفسية أيضًا يمكن وضعها في نواة واحدة صغيرة - مكونة من عشرات ومئات من الخلايا. وإذا كان هناك مثل هذا المرض مع مشاكل في البلع أو مشاكل في المهارات الحركية الدقيقة، فمن الممكن توصيل مجرى جانبي، حتى بدون إزالة المنطقة المصابة حتى تتعافى. لتطوير دائرة مغلقة حيث سيستقبلون الإشارات التي تصل إلى منطقة صغيرة من الدماغ، ويعالجون المعلومات في شريحة خارجية ويعيدون الإجابة إلى الدائرة. وهذا بالطبع يتطلب الكثير من المعرفة في علم التشريح وعلم وظائف الأعضاء. اليوم لا نتحدث فقط عن الطرق الكهربائية ذات الدقة المنخفضة، ولكن أيضًا عن التحفيز في الأشعة تحت الحمراء وغيرها من الوسائل. هذه الأشياء تأتي على نطاق واسع. على أية حال، إذا نجحنا في المستقبل في استبدال مناطق صغيرة ولكنها حيوية في الدماغ، فسيتمكن أحفادنا من الوصول إلى سن 150 عامًا.
جيردمان: "دكتور ران، في عام 2001 قدم البروفيسور إيهود شابيرا أجهزة الكمبيوتر البيولوجية. اليوم تحاول أنت وأصدقاؤك تطوير أنظمة تقوم بفحص أجسامنا والكشف عن الأمراض في مراحلها المبكرة. إلى أي مدى تقدمت؟"
الدكتور ران: "هناك بالفعل تطبيقات، على سبيل المثال دواء الملاريا. وحتى الآن كان الدواء باهظ الثمن لأن تركيز المادة الفعالة في النباتات منخفض للغاية، أما اليوم فيتم إنتاجه بكميات ضخمة باستخدام البكتيريا، تماما كما يتم إنتاج الأنسولين. وهذا مشروع سيستغرق تطويره سنوات عديدة إذا استثمرنا الموارد اللازمة".
وفي سياق التطورات التكنولوجية والعلمية، كثيرا ما تبرز مسألة سوء الاستخدام من قبل العناصر المعادية. سُئل أعضاء اللجنة عن موقفهم فيما يتعلق بمخاوف الجمهور من إساءة استخدام التكنولوجيا، على سبيل المثال تكاثر الفيروسات والسيطرة على عقول الناس. كيف يمكن منع ذلك؟
البروفيسور مينتز: "منذ حوالي 15 عامًا، أردت في أوروبا الحصول على شريحة من شأنها أن تحل محل قطعة من الدماغ. تم تسجيل المحاضرة، وعرضت لاحقًا دون علمي في مؤتمر حول الأخلاق، وتم التشهير بي. طلبت الحضور بعد عام في نفس المؤتمر، واصطحبت أشخاصًا من أيرلندا يصنعون الأقطاب الكهربائية وطبيبًا يعمل في غرونوبل يقوم بزراعة الأقطاب الكهربائية في مرضى باركنسون، وأظهرنا معًا مزايا هذه التكنولوجيا. وبالطبع فإن أي تقنية يمكن أن يساء استخدامها وكان السؤال: من المسؤول؟ وينبغي للعلماء أيضا أن يكونوا مسؤولين. في الآونة الأخيرة، تم نشر دراسات من اليابان، والتي يُزعم أنها أظهرت أنه يمكن بناء الجزيئات بطريقة مذهلة. وتبين أنها عملية احتيال وتم إغلاق المؤسسة الأكاديمية التي كان يعمل بها مئات الباحثين. حتى المؤسسة العلمية نفسها تلتزم بعدم القيام بأي شيء يتجاوز ما هو مسموح به. ولكن بطبيعة الحال، كما هو الحال في أي مجتمع يتم إصلاحه، يجب على شخص ما أن يقف في الخارج. وقد فعل بوش ذلك في الوقت الذي قام فيه بتقييد أبحاث الخلايا الجذعية، فتراجع أوباما عن قرار بوش. وقال البروفيسور آسا كوشر في هذا السياق إنه لم تكن هناك حتى الآن تقنية تمكن أي شخص من إيقافها. والسؤال ليس ما إذا كان يجب وقف تطوير التكنولوجيا، ولكن ما إذا كان سيتم حظر استخدامها السلبي.
الدكتور ران: "ليس هناك ما نخشاه من المنظمات. بالنسبة لتنظيم القاعدة، فإن أجهزة الكمبيوتر البيولوجية مبالغ فيها. من الأسهل عليهم إرسال طائرات لتصطدم بالمباني. أنا لست خائفًا من الباحثين في الأوساط الأكاديمية ولكني قلق حقًا بشأن العباقرة في جميع أنواع المرائب. إذا تمكن ستيف جوبز من بناء النموذج الأولي للكمبيوتر في مرآب، فيمكن للناس جمع الأشياء من الطبيعة وإعادة تصميمها دون إشراف.
البروفيسور ليتسن: "مطورو القاسم لا يستخدمون المعادلات. إن التقنيات أذكى من أن تكون في مركز التهديدات. معظم طاقتنا سوف تذهب إلى مكافحة التهديدات الأبسط بكثير من تلك التي تدخل أدمغتنا."
طلب البروفيسور إيلون فاديا التعليق على أعضاء اللجنة وقال في نهاية المناقشة: "بالنسبة لجميع المتشائمين في القدرة على انتقاد استخدام التقنيات الجديدة بطريقة سلبية، فإن الشيء المهم هو عدم إعطاء السياسيين أي قوة في هذا الشأن."
