Πρωτοποριακή έρευνα: Το ανθρώπινο σώμα ως «υπολογιστής» για επίλυση σύνθετων προβλημάτων

Μια πρωτοποριακή μελέτη από την Ιαπωνία ανοίγει τον δρόμο για μια εντελώς νέα μορφή υπολογιστικής ισχύος, στην οποία το ίδιο το ανθρώπινο σώμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως φυσικός «υπολογιστής». Ο καθηγητής Yo Kobayashi, αναπληρωτής καθηγητής στο Τμήμα Μηχανολογίας και Βιομηχανικής του Πανεπιστημίου της Οσάκα, δημοσίευσε στο IEEE Access τα ευρήματα της έρευνάς του, αποδεικνύοντας ότι ο ανθρώπινος ιστός μπορεί να λειτουργήσει ως σύστημα «υπολογιστικής δεξαμενής» (reservoir computing).

Η υπολογιστική δεξαμενή είναι μια καινοτόμος προσέγγιση στην επεξεργασία δεδομένων. Αντί για παραδοσιακούς αλγόριθμους, τα δεδομένα διοχετεύονται σε ένα σύστημα με πολλαπλούς κόμβους (ή διαστάσεις), όπου υφίστανται πολύπλοκους μετασχηματισμούς, προκειμένου να εντοπιστούν σημαντικά στοιχεία ή να προβλεφθούν μελλοντικά αποτελέσματα. Συνήθως, αυτό το «reservoir» είναι ψηφιακό, ωστόσο μπορεί να έχει και φυσική μορφή.

Ο Kobayashi πειραματίστηκε ζητώντας από συμμετέχοντες να λυγίζουν τον καρπό τους σε διαφορετικές γωνίες. Στη συνέχεια, με τη βοήθεια υπερήχων, κατέγραψε τις παραμορφώσεις στους μύες του χεριού. Τα δεδομένα αυτά χρησιμοποιήθηκαν για να δημιουργηθεί ένα υπολογιστικό μοντέλο που προσομοιάζει τις ιδιότητες μιας φυσικής δεξαμενής, επιτρέποντας την προσομοίωση μη γραμμικών δυναμικών συστημάτων, ένα από τα πιο απαιτητικά προβλήματα της σύγχρονης υπολογιστικής.

Η επιτυχία του μοντέλου έγκειται στην αξιοποίηση του «πεδίου παραμόρφωσης» του μυϊκού ιστού ως τη βασική δομή της δεξαμενής. Οι μη γραμμικές ιδιότητες των μυών, δηλαδή η μη απευθείας συσχέτιση μεταξύ εισόδου και απόκρισης, επιτρέπουν την αναπαράσταση των εισόδων σε ένα πολυδιάστατο χώρο, διευκολύνοντας πολύπλοκους υπολογισμούς. Στην παρούσα περίπτωση, οι γωνίες κάμψης του καρπού λειτουργούν ως το βασικό μοτίβο εισόδου.

Σύμφωνα με τον Kobayashi, αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να ενσωματωθεί σε φορετές συσκευές, οι οποίες ενδεχομένως στο μέλλον να χρησιμοποιούν τον ανθρώπινο ιστό ως ενδογενή υπολογιστικό πόρο. «Αφού ο μαλακός ιστός υπάρχει σε ολόκληρο το σώμα, ένα wearable θα μπορούσε να αναθέσει μέρος των υπολογισμών του στον ίδιο τον οργανισμό, ενισχύοντας τις επιδόσεις του», αναφέρει χαρακτηριστικά.

Οι πιθανές εφαρμογές δεν σταματούν εκεί: από συστήματα υποστήριξης ζωής και ιατρικές συσκευές, έως τεχνολογίες διασύνδεσης ανθρώπου-μηχανής, αυτή η προσέγγιση θα μπορούσε να προσφέρει μία νέα διάσταση στη λειτουργικότητα των συστημάτων.

Η τεχνολογία της υπολογιστικής δεξαμενής έχει ήδη αποδειχθεί χρήσιμη στην πρόβλεψη χαοτικών φαινομένων όπως ο καιρός, αλλά και σε πιο καθημερινές εφαρμογές όπως η πρόβλεψη των χρηματιστηριακών τάσεων ή της ποιότητας του αέρα. Αν μπορέσει να συνδυαστεί με τις δυνατότητες του ανθρώπινου σώματος, τότε ανοίγει ένας εντελώς νέος τομέας υπολογιστικών συστημάτων.

Ωστόσο, όπως τονίζει και ο ίδιος ο ερευνητής, το εγχείρημα βρίσκεται ακόμη σε αρχικό στάδιο. «Η παρούσα μελέτη περιλάμβανε μόνο δοκιμές αξιολόγησης. Είναι κρίσιμο να διερευνηθεί η πρακτική εφαρμογή αυτής της διαδικασίας σε πραγματικά περιβάλλοντα», αναφέρει. Παρ’ όλα αυτά, τα ευρήματα του Κομπαγιάσι δημιουργούν τις βάσεις για την αξιοποίηση της δυναμικής του ανθρώπινου σώματος σε ένα ευρύ φάσμα υπολογιστικών και τεχνολογικών εφαρμογών.

[via]