वैज्ञानिकों ने कंप्यूटर को शक्ति प्रदान करने के लिए लघु मानव मस्तिष्क विकसित किया

विज्ञान कथा की किताबों और फिल्मों में अक्सर ऐसी कल्पनाएं दिखाई जाती हैं जहां जीवित कोशिकाएं मशीनों को चला रही होती हैं, लेकिन अब यह कल्पना धीरे-धीरे वास्तविकता में बदल रही है। दुनिया भर के कुछ चुनिंदा शोधकर्ता जीवित कोशिकाओं से बने कंप्यूटर विकसित करने की दिशा में ठोस प्रगति हासिल कर रहे हैं, जो न केवल कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई) की सीखने की क्षमता को नकल कर सकेंगे, बल्कि ऊर्जा की खपत को भी मौजूदा सिलिकॉन-आधारित सिस्टमों की तुलना में काफी कम कर सकेंगे। स्विट्जरलैंड में स्थित एक अग्रणी टीम इस क्षेत्र में सबसे आगे है, और मैं व्यक्तिगत रूप से उनकी लैब का दौरा करने गया था, जहां उन्होंने इस क्रांतिकारी तकनीक के बारे में विस्तार से बताया। इन वैज्ञानिकों का दूरदर्शी लक्ष्य है कि भविष्य में डेटा सेंटरों को “जीवित” सर्वरों से भर दिया जाए, जो मानव मस्तिष्क की जैविक प्रक्रियाओं से प्रेरित होकर काम करेंगे और पर्यावरण के लिए अधिक टिकाऊ साबित होंगे।

यह महत्वाकांक्षी दृष्टिकोण फाइनलस्पार्क लैब के सह-संस्थापक डॉ. फ्रेड जॉर्डन का है, जिनकी टीम इस क्षेत्र में वर्षों से समर्पित शोध कर रही है। आज के डिजिटल युग में हम हार्डवेयर—जैसे चिप्स और सर्किट—और सॉफ्टवेयर—जैसे प्रोग्राम और एल्गोरिदम—के संयोजन से बने कंप्यूटरों के आदी हैं, लेकिन बायोकंप्यूटिंग एक नया आयाम जोड़ता है। डॉ. जॉर्डन और उनके सहयोगी इस नवीन तकनीक को “वेटवेयर” कहते हैं, जो “गीला सॉफ्टवेयर” का एक अनौपचारिक अनुवाद है, क्योंकि यह जैविक सामग्री पर आधारित है। सरल शब्दों में समझें तो वेटवेयर का मतलब है मानव न्यूरॉन्स (मस्तिष्क कोशिकाओं) को प्रयोगशाला में विकसित करना, इन्हें छोटे क्लस्टरों या गुच्छों में बदलना—जिन्हें ऑर्गेनॉइड्स कहा जाता है—और फिर इन्हें इलेक्ट्रोड्स (विद्युत चालक तारों) से जोड़कर कंप्यूटर की तरह संकेत भेजने-प्राप्त करने की क्षमता प्रदान करना। यह प्रक्रिया न केवल तकनीकी रूप से जटिल है, बल्कि दार्शनिक रूप से भी विचारोत्तेजक है, क्योंकि यह हमें अपने मस्तिष्क की संरचना और बुद्धिमत्ता के रहस्यों पर पुनर्विचार करने के लिए मजबूर करती है।

डॉ. जॉर्डन खुलकर स्वीकार करते हैं कि बायोकंप्यूटिंग का पूरा कॉन्सेप्ट आम लोगों के लिए थोड़ा विचित्र और डरावना लग सकता है, खासकर जब हम अपनी खुद की जैविक पहचान को मशीनरी से जोड़ते हैं। उन्होंने अपनी बातचीत में कहा, “विज्ञान कथा के माध्यम से लोग इन विचारों से दशकों से परिचित हैं—जैसे फिल्मों में दिखाए गए साइबोर्ग या जैविक कंप्यूटर। लेकिन जब वास्तविकता में आप कहते हैं कि ‘मैं एक न्यूरॉन को एक छोटी मशीन की तरह इस्तेमाल करूंगा’, तो यह हमारी अपनी मस्तिष्क की समझ को चुनौती देता है। यह हमें गहरे सवाल उठाने पर मजबूर करता है: क्या हम सिर्फ जैविक मशीनें हैं? हमारी चेतना क्या है?” इस तरह के प्रश्न न केवल शोधकर्ताओं को प्रेरित करते हैं, बल्कि इस क्षेत्र को नैतिक और वैज्ञानिक बहस का केंद्र भी बनाते हैं।

बायोकंप्यूटिंग की शुरुआत: स्टेम सेल्स से ऑर्गेनॉइड्स तक की विस्तृत प्रक्रिया

फाइनलस्पार्क लैब में बायोकंप्यूटिंग की पूरी प्रक्रिया अत्यंत सावधानीपूर्वक और नियंत्रित वातावरण में शुरू होती है, जो जापान की एक प्रतिष्ठित क्लिनिक से प्राप्त मानव त्वचा कोशिकाओं से निकाले गए स्टेम सेल्स पर आधारित है। स्टेम सेल्स वे विशेष कोशिकाएं हैं जो विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं में बदल सकती हैं, और यहां वे न्यूरॉन्स में परिवर्तित की जाती हैं। दानकर्ताओं की पहचान पूरी तरह गुमनाम रखी जाती है, जो गोपनीयता और नैतिक मानकों का पालन सुनिश्चित करता है। लेकिन दिलचस्प बात यह है कि दान करने वालों की कोई कमी नहीं है—कई लोग वैज्ञानिक प्रगति में योगदान देना चाहते हैं। डॉ. जॉर्डन ने स्पष्ट किया, “हमें रोजाना संपर्क आते रहते हैं, लेकिन हम गुणवत्ता पर कभी समझौता नहीं करते। इसलिए केवल प्रमाणित और आधिकारिक आपूर्तिकर्ताओं से ही स्टेम सेल्स प्राप्त करते हैं, क्योंकि इन कोशिकाओं की शुद्धता और व्यवहार्यता ही सफलता की कुंजी है। किसी भी अशुद्धि से पूरा प्रयोग विफल हो सकता है।”

लैब के अंदर प्रवेश करते ही, फाइनलस्पार्क की प्रमुख सेलुलर बायोलॉजिस्ट डॉ. फ्लोरा ब्रोजी ने मुझे एक विशेष डिश सौंपी, जिसमें कई छोटे-छोटे सफेद रंग के गोले तैर रहे थे। ये गोले कोई साधारण वस्तु नहीं थे—प्रत्येक एक लघु, प्रयोगशाला में उगाया गया “मिनी-मस्तिष्क” था, जो जीवित स्टेम सेल्स से विकसित किया गया था। इन स्टेम सेल्स को नियंत्रित परिस्थितियों में न्यूरॉन्स (संदेश भेजने वाली कोशिकाएं) और ग्लियल सेल्स (सहायक कोशिकाएं जो न्यूरॉन्स को पोषण और संरक्षण प्रदान करती हैं) के घने क्लस्टर में बदल दिया जाता है। इन्हें “ऑर्गेनॉइड्स” या “ऑर्गनॉइड्स” कहा जाता है, जो अंगों के लघु मॉडल होते हैं। ये मानव मस्तिष्क की जटिलता से कोसों दूर हैं—एक वयस्क मानव मस्तिष्क में लगभग 86 अरब न्यूरॉन्स होते हैं, जबकि ये ऑर्गेनॉइड्स में केवल हजारों—लेकिन इनमें वही मूलभूत संरचनाएं मौजूद हैं, जैसे सिनैप्स (न्यूरॉन्स के बीच कनेक्शन) जो सीखने और स्मृति के लिए जिम्मेदार हैं।

ऑर्गेनॉइड्स को विकसित करने की प्रक्रिया कई महीनों लंबी होती है, जिसमें स्टेम सेल्स को विशेष पोषक माध्यम में रखा जाता है, तापमान, ऑक्सीजन स्तर और रासायनिक संतुलन को बारीकी से नियंत्रित किया जाता है। एक बार तैयार होने पर, इन ऑर्गेनॉइड्स को माइक्रो-इलेक्ट्रोड ऐरे (एक जाल जैसी संरचना) से जोड़ा जाता है, जो विद्युत संकेतों को भेजने और प्राप्त करने का माध्यम बनता है। फिर सरल कीबोर्ड कमांड्स या सॉफ्टवेयर इनपुट से इन्हें उत्तेजित किया जाता है। यह प्रक्रिया एक सामान्य कंप्यूटर से जुड़ी होती है, जो सभी प्रतिक्रियाओं को रिकॉर्ड करता है। मैंने खुद इसकी कोशिश की: एक कुंजी दबाई, जो इलेक्ट्रोड के माध्यम से एक विद्युत पल्स भेजती है। अगर सब कुछ सही रहा (जो हमेशा नहीं होता, क्योंकि जैविक सिस्टम अप्रत्याशित होते हैं), तो स्क्रीन पर एक छोटी सी गतिविधि की लहर दिखाई देती है।

यह प्रदर्शन एक चलते हुए ग्राफ पर आधारित था, जो मस्तिष्क की विद्युत गतिविधि को मापने वाले ईईजी (इलेक्ट्रोएन्सेफलोग्राम) से मिलता-जुलता था। ईईजी वास्तव में डॉक्टर मरीजों के मस्तिष्क तरंगों को ट्रैक करने के लिए इस्तेमाल करते हैं, और यहां भी वही सिद्धांत काम कर रहा था—न्यूरॉन्स की फायरिंग को वोल्टेज परिवर्तनों के रूप में दिखाना। मैंने उत्सुकता से कुंजी को कई बार जल्दी-जल्दी दबाया, लेकिन प्रतिक्रियाएं अचानक थम गईं। उसके तुरंत बाद ग्राफ पर एक तीव्र ऊर्जा विस्फोट दिखा, जैसे कोई आखिरी विदाई संकेत। डॉ. जॉर्डन ने हंसते हुए समझाया कि ऑर्गेनॉइड्स के आंतरिक व्यवहार को अभी पूरी तरह समझा नहीं गया है—कभी वे ओवरलोड हो जाते हैं, कभी अनुकूलन करते हैं। शायद मेरी तेज उत्तेजना ने उन्हें “थका” दिया, लेकिन यह जैविक सिस्टम की अप्रत्याशितता को दर्शाता है।

ये विद्युत उत्तेजनाएं टीम के व्यापक लक्ष्य की आधारशिला हैं बायोकंप्यूटिंग न्यूरॉन्स में वास्तविक सीखने की क्षमता विकसित करना। डॉ. जॉर्डन ने विस्तार से बताया, “एआई सिस्टम हमेशा इनपुट-आउटपुट के चक्र पर निर्भर होते हैं। उदाहरण के लिए, मशीन लर्निंग में आप एक तस्वीर इनपुट करते हैं—जैसे बिल्ली की फोटो—और सिस्टम को प्रशिक्षित करते हैं ताकि आउटपुट में यह पहचान सके कि यह बिल्ली है या नहीं। इसी तरह, हम ऑर्गेनॉइड्स को उत्तेजित करके उनके सिनैप्स को मजबूत बनाना चाहते हैं, ताकि वे पैटर्न पहचानें और कार्यों में अनुकूलित हों।” यह प्रक्रिया न्यूरल नेटवर्क्स से प्रेरित है, लेकिन जैविक आधार पर, जो लंबे समय तक स्मृति रखने में बेहतर हो सकती है।

बायोकंप्यूटर्स को जीवित रखना: प्रमुख चुनौतियां और वैज्ञानिक रहस्य

एक साधारण कंप्यूटर को बनाए रखना सरल है—बस एक स्थिर बिजली आपूर्ति और ठंडा करने की व्यवस्था चाहिए—लेकिन बायोकंप्यूटर्स के मामले में बात जटिल हो जाती है, क्योंकि ये जीवित प्राणी की तरह पोषण, ऑक्सीजन और देखभाल की मांग करते हैं। वैज्ञानिकों के पास अभी इन सिस्टमों को लंबे समय तक जीवित रखने का पूर्ण फॉर्मूला नहीं है, जो इस क्षेत्र की सबसे बड़ी बाधा है। इम्पीरियल कॉलेज लंदन के न्यूरोटेक्नोलॉजी विभाग के प्रोफेसर और सेंटर फॉर न्यूरोटेक्नोलॉजी के निदेशक साइमन शुल्ट्ज ने इस पर प्रकाश डालते हुए कहा, “ऑर्गेनॉइड्स में प्राकृतिक रक्त वाहिकाओं की कमी है, जो मानव मस्तिष्क को ऑक्सीजन और पोषक तत्व पहुंचाती हैं। वास्तविक मस्तिष्क में ये वाहिकाएं सूक्ष्म स्तर पर फैली होती हैं, जो हर न्यूरॉन तक पहुंच सुनिश्चित करती हैं। लेकिन लैब में हम अभी इतनी परिष्कृत संरचना नहीं बना पाए हैं। इसलिए पोषण केवल सतह तक सीमित रह जाता है, और आंतरिक कोशिकाएं मरने लगती हैं। यह चुनौती न केवल तकनीकी है, बल्कि जैव इंजीनियरिंग के क्षेत्र में एक बड़ा अनसुलझा रहस्य भी।”

शोधकर्ता विभिन्न तरीकों से इस समस्या से जूझ रहे हैं, जैसे विशेष हाइड्रोगेल मैट्रिक्स का उपयोग करना जो पोषक तत्वों को धीरे-धीरे रिलीज करता है, या माइक्रोफ्लुइडिक चिप्स जो तरल माध्यम को सर्कुलेट करते हैं। फिर भी, जब “वेटवेयर” की बात आती है, तो “कंप्यूटर का मरना” शब्द शाब्दिक अर्थ रखता है—ये ऑर्गेनॉइड्स वास्तव में जीवित होते हैं और उनकी मृत्यु जैविक प्रक्रिया से होती है। फाइनलस्पार्क ने पिछले चार वर्षों में उल्लेखनीय सुधार किया है: पहले ये केवल कुछ हफ्तों तक जीवित रहते थे, लेकिन अब चार महीने तक टिक सकते हैं। यह प्रगति स्टेम सेल्स की गुणवत्ता, पोषण फॉर्मूला और पर्यावरण नियंत्रण से आई है।

हालांकि, इन ऑर्गेनॉइड्स की मृत्यु से जुड़ी कुछ रहस्यमयी और थोड़ी भयावह अवलोकन भी सामने आए हैं। शोधकर्ताओं ने पाया है कि मरने से ठीक पहले इनमें गतिविधि का एक अचानक तेज उछाल होता है—जैसे न्यूरॉन्स की आखिरी फायरिंग। यह कुछ मनुष्यों में जीवन के अंतिम क्षणों में देखी गई हृदय गति और मस्तिष्क तरंगों की वृद्धि से मिलता-जुलता है, जो न्यूरोसाइंस में “टर्मिनल ल्यूसिडिटी” के रूप में जाना जाता है। डॉ. जॉर्डन ने साझा किया, “हमने कुछ ऐसी घटनाओं को रिकॉर्ड किया जहां जीवन के अंतिम 10-20 सेकंड या मिनटों में गतिविधि में भारी वृद्धि हुई। पिछले पांच वर्षों में 1,000 से 2,000 ऐसी व्यक्तिगत “मृत्युओं” का डेटा संग्रहित किया गया है। हर बार यह दुखद लगता है, क्योंकि प्रयोग रुक जाता है। हमें कारणों का विश्लेषण करना पड़ता है—क्या पोषण की कमी थी, या कोई संक्रमण?—और फिर नया ऑर्गेनॉइड विकसित करना पड़ता है।”

प्रो. शुल्ट्ज इस व्यावहारिक दृष्टिकोण को समर्थन देते हैं, जो नैतिक चिंताओं को संतुलित करता है। उन्होंने कहा, “ये ऑर्गेनॉइड्स चेतन प्राणी नहीं हैं—वे बस कोशिकाओं का क्लस्टर हैं, जैसे कोई नया प्रकार का कंप्यूटर जो जैविक सामग्री से बना हो। हमें उनसे भावनात्मक रूप से जुड़ने की बजाय वैज्ञानिक रूप से देखना चाहिए।” फिर भी, यह क्षेत्र नैतिक बहस को जन्म दे रहा है, जैसे क्या इन “मिनी-मस्तिष्कों” को दर्द महसूस हो सकता है, और क्या इन्हें “जीवन” का दर्जा देना चाहिए।

वास्तविक दुनिया में अनुप्रयोग: अन्य शोधकर्ताओं का योगदान और भविष्य की संभावनाएं

फाइनलस्पार्क बायोकंप्यूटिंग के क्षेत्र में अकेला नहीं है; दुनिया भर में कई टीमें समानांतर शोध कर रही हैं, जो इस तकनीक को व्यावहारिक बनाने की दिशा में योगदान दे रही हैं। उदाहरण के लिए, 2022 में ऑस्ट्रेलिया की कंपनी कॉर्टिकल लैब्स ने एक मील का पत्थर हासिल किया जब उन्होंने कृत्रिम न्यूरॉन्स से बने सिस्टम को 1970 के दशक के क्लासिक वीडियो गेम “पोंग” खेलने के लिए प्रशिक्षित किया। पोंग एक सरल पैडल-बॉल गेम है, लेकिन इसके लिए सिस्टम को गेंद की गति ट्रैक करनी पड़ती है और पैडल को समय पर मूव करना पड़ता है—यह बायोकंप्यूटिंग की पैटर्न रिकग्निशन क्षमता का प्रमाण था। इस उपलब्धि ने दिखाया कि जैविक न्यूरॉन्स पारंपरिक एआई से तेजी से सीख सकते हैं, खासकर कम डेटा पर।

अमेरिका में, जॉन्स हॉपकिन्स यूनिवर्सिटी के शोधकर्ता “मिनी-मस्तिष्क” विकसित कर रहे हैं, लेकिन उनका फोकस दवा विकास पर है। वे न्यूरोलॉजिकल विकारों जैसे अल्जाइमर, पार्किंसन और ऑटिज्म के उपचार के लिए इन ऑर्गेनॉइड्स का उपयोग जानकारी प्रसंस्करण का अध्ययन करने में कर रहे हैं। पारंपरिक तरीके चूहों या अन्य जानवरों पर परीक्षण पर निर्भर हैं, लेकिन ये मिनी-मस्तिष्क मानव-विशिष्ट प्रतिक्रियाएं दिखा सकते हैं, जिससे दवाओं की प्रभावशीलता का बेहतर मूल्यांकन संभव होता है। डॉ. लेना स्मिर्नोवा, जो इस शोध का नेतृत्व कर रही हैं, का मानना है कि वेटवेयर अभी प्रारंभिक अवस्था में है, लेकिन इसकी क्षमता अपार है। उन्होंने कहा, “बायोकंप्यूटिंग को सिलिकॉन-आधारित एआई को प्रतिस्थापित करने की बजाय पूरक के रूप में देखना चाहिए। यह रोग मॉडलिंग को क्रांतिकारी बनाएगा, पशु परीक्षणों को कम करेगा और नैतिक रूप से मजबूत विकल्प प्रदान करेगा। उदाहरण के लिए, अल्जाइमर दवाओं का परीक्षण इन पर करके हम मानव मस्तिष्क के वास्तविक व्यवहार को समझ सकते हैं।”

प्रो. शुल्ट्ज भी इस विचार से सहमत हैं कि बायोकंप्यूटिंग सिलिकॉन को पूरी तरह बदल नहीं पाएगा—सिलिकॉन की गति और स्केलेबिलिटी बेजोड़ है—लेकिन यह विशिष्ट क्षेत्रों में श्रेष्ठ साबित होगा। जैसे, कम ऊर्जा वाले एज डिवाइस (जैसे स्मार्टफोन या इंटरनेट ऑफ थिंग्स) में, या जहां जैविक अनुकूलन की जरूरत हो, जैसे व्यक्तिगत चिकित्सा। उन्होंने सुझाव दिया, “ये सिस्टम सिलिकॉन से कई कार्यों में प्रतिस्पर्धा नहीं करेंगे, लेकिन हम एक विशेष ‘निच’ ढूंढ लेंगे—शायद न्यूरोसाइंस रिसर्च या पर्यावरण-अनुकूल कंप्यूटिंग में। ऊर्जा बचत ही सबसे बड़ा लाभ होगा, क्योंकि पारंपरिक डेटा सेंटर वैश्विक बिजली का 2-3% खपत करते हैं।”

तकनीक वास्तविक अनुप्रयोगों के करीब पहुंच रही है, लेकिन डॉ. जॉर्डन अभी भी इसके विज्ञान कथा मूल से गहराई से जुड़े हुए हैं। उन्होंने भावुक होकर कहा, “मैं बचपन से विज्ञान कथा का दीवाना रहा हूं—आई, रोबोट या न्यूरोमैंसर जैसी किताबें पढ़कर सोचता था कि काश मेरी जिंदगी ऐसी रोमांचक हो। हमेशा एक उदासी सी महसूस होती थी कि ये सिर्फ काल्पनिक हैं। लेकिन अब लगता है कि मैं खुद उस किताब का हिस्सा हूं, पात्र नहीं बल्कि लेखक—हर प्रयोग के साथ नई अध्याय लिख रहा हूं।” यह भावना न केवल व्यक्तिगत है, बल्कि पूरे क्षेत्र को प्रेरित करती है, जहां कल्पना और विज्ञान की सीमाएं धुंधली हो रही हैं।

जानकारी बीबीसी और बिजनेस स्टैंडर्ड से एकत्र की गई है