सिंगापुर ने दुनिया के पहले जैविक डेटा सेंटर प्रोटोटाइप का अनावरण किया है जो जीवित मानव न्यूरॉन्स को सर्वर-रैक वातावरण में लाता है, जो अधिक कुशल और अनुकूली कंप्यूटिंग सिस्टम बनाने की दौड़ में एक असामान्य नया कदम है। नेशनल यूनिवर्सिटी ऑफ सिंगापुर (एनयूएस मेडिसिन) में योंग लू लिन स्कूल ऑफ मेडिसिन, डेटा-सेंटर ऑपरेटर डेवन और जैविक कंप्यूटिंग कंपनी कॉर्टिकल लैब्स के बीच साझेदारी के माध्यम से विकसित, प्रोटोटाइप में 20 सीएल 1 जैविक कंप्यूटिंग इकाइयां शामिल हैं। प्रत्येक सीएल1 सिलिकॉन हार्डवेयर के साथ एकीकृत प्रयोगशाला में विकसित मानव न्यूरॉन्स के एक नेटवर्क का उपयोग करता है, जिसका अर्थ है कि 20-यूनिट प्रणाली में प्रति यूनिट लगभग 800,000 न्यूरॉन्स के रिपोर्ट किए गए आंकड़े के आधार पर लगभग 16 मिलियन न्यूरॉन्स शामिल होने का अनुमान है। इस प्रणाली को 6 अगस्त को एनयूएस में प्रदर्शित किया गया था और इसे एआई और कंप्यूटिंग के लिए संभावित नए दृष्टिकोण के रूप में स्थापित किया जा रहा है।
16 मिलियन जीवित न्यूरॉन्स कंप्यूटिंग की दुनिया में प्रवेश करते हैं
जैविक कंप्यूटिंग को प्रयोगशाला प्रयोगों से व्यावहारिक कंप्यूटिंग बुनियादी ढांचे की ओर ले जाने के प्रयास के तहत एनयूएस लाइफ साइंसेज इंस्टीट्यूट में जैविक डेटा सेंटर प्रोटोटाइप स्थापित किया गया है। एनयूएस मेडिसिन इस परियोजना पर सिंगापुर मुख्यालय वाले डेवन और मेलबर्न स्थित कॉर्टिकल लैब्स के साथ काम कर रही है, जिसमें प्रत्येक भागीदार विशेषज्ञता का एक अलग क्षेत्र लेकर आ रहा है। एनयूएस न्यूरोबायोलॉजी में विशेषज्ञता प्रदान करता है और जीवित कोशिकाओं के संवर्धन और रखरखाव की देखरेख करेगा, जबकि डेवन डेटा-सेंटर बुनियादी ढांचे में अपने अनुभव का योगदान देता है और कॉर्टिकल लैब्स सीएल 1 जैविक कंप्यूटिंग तकनीक प्रदान करता है। एनयूएस का कहना है कि 20-यूनिट की तैनाती दुनिया का पहला स्वतंत्र रूप से संचालित जैविक रूप से एकीकृत सर्वर रैक है। प्रोटोटाइप का प्रदर्शन 6 अगस्त को किया गया था, जब शिक्षा, प्रौद्योगिकी, डिजिटल बुनियादी ढांचे और निजी क्षेत्र के 80 से अधिक मेहमानों ने सीएल1 और कॉर्टिकल क्लाउड सिस्टम को संचालित होते देखा, जिसमें माइक्रोइलेक्ट्रोड-एरे एकीकरण और वास्तविक समय तंत्रिका नेटवर्क गतिविधि का प्रदर्शन भी शामिल था। यह परियोजना कंप्यूटिंग बुनियादी ढांचे की एक नई श्रेणी बनाने के प्रयास का प्रतिनिधित्व करती है जिसमें जैविक सिस्टम विशेष रूप से सिलिकॉन प्रोसेसर पर निर्भर होने के बजाय पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ काम करते हैं।
सूचना को संसाधित करने के लिए जीवित न्यूरॉन्स का उपयोग कैसे किया जा रहा है
सिस्टम के पीछे की तकनीक पारंपरिक सर्वर से मौलिक रूप से अलग है, हालांकि यह अभी भी सिलिकॉन हार्डवेयर पर बहुत अधिक निर्भर करती है। कॉर्टिकल लैब्स मानव स्टेम कोशिकाओं से न्यूरॉन्स विकसित करती है और उन्हें माइक्रोइलेक्ट्रोड एरे वाले सिलिकॉन-आधारित प्लेटफॉर्म पर रखती है। ये इलेक्ट्रोड तंत्रिका नेटवर्क में विद्युत संकेत भेज सकते हैं और कोशिकाओं द्वारा उत्पादित विद्युत गतिविधि को रिकॉर्ड कर सकते हैं। सीएल1 कॉर्टिकल लैब्स के बायोलॉजिकल इंटेलिजेंस ऑपरेटिंग सिस्टम से जुड़ा है, जिसे बायोओएस के नाम से जाना जाता है, जो सॉफ्टवेयर को वास्तविक समय में तंत्रिका नेटवर्क के साथ बातचीत करने की अनुमति देता है। विद्युत उत्तेजना के माध्यम से न्यूरॉन्स को जानकारी प्रस्तुत की जा सकती है, जबकि उनकी प्रतिक्रियाएँ एक अनुरूपित वातावरण या कंप्यूटिंग कार्य को प्रभावित कर सकती हैं। कॉर्टिकल लैब्स एक एपीआई प्रदान करता है जो शोधकर्ताओं को तंत्रिका गतिविधि को रिकॉर्ड करने, जैविक नेटवर्क को उत्तेजित करने और वास्तविक समय बंद-लूप इंटरैक्शन बनाने की अनुमति देता है। इसका मतलब यह है कि सिस्टम केवल कंप्यूटर के बगल में जीवित कोशिकाओं को संग्रहीत नहीं कर रहा है। न्यूरॉन्स प्रसंस्करण लूप का एक सक्रिय हिस्सा बनाते हैं, जिसमें जैविक गतिविधि को जानकारी में अनुवादित किया जाता है जिसे आसपास का डिजिटल सिस्टम उपयोग कर सकता है। कॉर्टिकल लैब्स का कहना है कि सीएल1 की आंतरिक जीवन-समर्थन प्रणाली तंत्रिका संस्कृतियों को छह महीने तक जीवित रख सकती है, जिससे एक असामान्य कंप्यूटिंग प्लेटफॉर्म तैयार होता है जिसके लिए पारंपरिक हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर समर्थन के साथ-साथ जैविक रखरखाव की आवश्यकता होती है।
पोंग-प्लेइंग न्यूरॉन्स से लेकर 20-यूनिट सर्वर रैक तक
सिंगापुर परियोजना कॉर्टिकल लैब्स के पहले के प्रयोगों पर आधारित है, जिसमें दिखाया गया था कि कैसे जीवित तंत्रिका नेटवर्क डिजिटल वातावरण के साथ बातचीत कर सकते हैं। कंपनी के पहले डिशब्रेन सिस्टम ने सीएमओएस चिप से जुड़े लगभग 800,000 मानव और माउस न्यूरॉन्स का उपयोग किया और प्रदर्शित किया कि कोशिकाएं सरल आर्केड गेम पोंग खेलना सीख सकती हैं। उस प्रयोग में, विद्युत उत्तेजना ने खेल के माहौल के बारे में जानकारी का प्रतिनिधित्व किया, जबकि तंत्रिका गतिविधि को रिकॉर्ड किया गया और पैडल को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया गया। कॉर्टिकल लैब्स ने इस दृष्टिकोण को सिंथेटिक बायोलॉजिकल इंटेलिजेंस के रूप में वर्णित किया है, जो जीवित तंत्रिका नेटवर्क के अनुकूली गुणों पर आधारित है। सीएल1 उस अवधारणा के अधिक विकसित और व्यावसायिक रूप से उन्मुख संस्करण का प्रतिनिधित्व करता है, जो जैविक नेटवर्क, इलेक्ट्रॉनिक्स, जीवन-समर्थन प्रणालियों और सॉफ़्टवेयर को एक ऐसी प्रणाली में पैक करता है जिसे शोधकर्ता तैनात और प्रोग्राम कर सकते हैं। सिंगापुर इंस्टालेशन सर्वर-रैक वातावरण में 20 सीएल1 इकाइयों को जोड़कर उस विचार को एक और कदम आगे ले जाता है। लगभग 16 मिलियन न्यूरॉन्स का अक्सर उद्धृत आंकड़ा रैक में 20 इकाइयों द्वारा एक व्यक्तिगत सीएल1 से जुड़े लगभग 800,000 न्यूरॉन्स को गुणा करने से आता है। हालाँकि, कुल को एक अनुमान के रूप में वर्णित किया जाना चाहिए क्योंकि एनयूएस की घोषणा 20-यूनिट कॉन्फ़िगरेशन की पुष्टि करती है लेकिन रैक के लिए कुल न्यूरॉन गिनती को स्वतंत्र रूप से प्रकाशित नहीं करती है।
एआई के लिए जैविक कंप्यूटिंग क्यों मायने रख सकती है?
शोधकर्ताओं का मानना है कि जैविक कंप्यूटिंग अंततः उन स्थितियों में लाभ प्रदान कर सकती है जहां पारंपरिक एआई सिस्टम को बड़ी मात्रा में प्रशिक्षण डेटा और पर्याप्त कंप्यूटिंग संसाधनों की आवश्यकता होती है। जीवित तंत्रिका नेटवर्क स्वाभाविक रूप से बदलती परिस्थितियों के अनुकूल होते हैं और अपने पर्यावरण के साथ बातचीत के माध्यम से सीख सकते हैं, यही एक कारण है कि शोधकर्ता इस बात की जांच कर रहे हैं कि क्या वे पारंपरिक एआई सिस्टम को प्रतिस्थापित करने के बजाय पूरक कर सकते हैं। एनयूएस का कहना है कि जैविक कंप्यूटिंग में काफी अधिक दक्षता हासिल करने की क्षमता है क्योंकि जैविक तंत्रिका तंत्र डिजिटल कंप्यूटर के लिए आवश्यक शक्ति के एक अंश का उपयोग करके काम कर सकते हैं। यह संभावना विशेष रूप से प्रासंगिक है क्योंकि एआई और डेटा केंद्रों की बिजली की मांग लगातार बढ़ रही है। सिंगापुर परियोजना का उद्देश्य दवा खोज और बायोमेडिकल अनुसंधान से लेकर उन्नत एआई, ऊर्जा अनुकूलन, रोबोटिक्स, साइबर सुरक्षा और धोखाधड़ी का पता लगाने तक के अनुप्रयोगों का पता लगाना है। जैविक कंप्यूटिंग शोधकर्ताओं को जैविक स्तर पर सीखने और अनुकूलन का अध्ययन करने के लिए एक मंच भी प्रदान कर सकती है, जो संभावित रूप से न्यूरोलॉजिकल अनुसंधान और नई दवाओं के विकास में मदद कर सकती है। कॉर्टिकल लैब्स ने तर्क दिया है कि सीमित डेटा से जुड़ी समस्याओं के लिए जैविक प्रणालियाँ विशेष रूप से उपयोगी हो सकती हैं क्योंकि वे कम जानकारी से सीख सकते हैं और परिस्थितियों में बदलाव के अनुसार अनुकूलन कर सकते हैं। हालाँकि, ये फायदे जांच का विषय बने हुए हैं। सिंगापुर प्रोटोटाइप ने अभी तक यह प्रदर्शित नहीं किया है कि जैविक कंप्यूटर जीपीयू की जगह ले सकते हैं या मुख्यधारा के कार्यभार पर पारंपरिक एआई बुनियादी ढांचे से बेहतर प्रदर्शन कर सकते हैं, इसलिए कंप्यूटिंग ऊर्जा उपयोग में बड़ी कमी के दावों को वर्तमान में बड़े पैमाने पर सिद्ध परिणाम के बजाय संभावित के रूप में देखा जाना चाहिए।
सिंगापुर का प्रयोग कंप्यूटिंग की अगली पीढ़ी को आकार दे सकता है
परियोजना का महत्व जैविक कंप्यूटिंग को व्यक्तिगत प्रयोगशाला प्रदर्शनों से परे ले जाने और इसे वास्तविक कंप्यूटिंग बुनियादी ढांचे के समान वातावरण में रखने के प्रयास में निहित है। एनयूएस और उसके साझेदार सिंगापुर में एक बड़े जैविक डेटा केंद्र की दिशा में काम कर रहे हैं, जिसे वे ऑस्ट्रेलिया के बाहर अपनी तरह की पहली बड़ी सुविधा बताते हैं। पहले की एनयूएस घोषणा में कहा गया था कि प्रारंभिक सत्यापन चरण का उद्देश्य सिंगापुर में डेवन वाणिज्यिक डेटा-सेंटर सुविधा के भीतर एक लाइव तैनाती वातावरण की ओर संक्रमण करना था, जिसमें प्रारंभिक तैनाती में 20 कॉर्टिकल क्लाउड इकाइयों का एक रैक शामिल था। एनयूएस में नवीनतम तैनाती एक व्यावहारिक सेटिंग प्रदान करती है जिसमें शोधकर्ता यह जांच कर सकते हैं कि जीवित तंत्रिका नेटवर्क को कैसे सुसंस्कृत किया जा सकता है, बनाए रखा जा सकता है, डिजिटल सिस्टम से जोड़ा जा सकता है और कंप्यूटिंग कार्यों के लिए उपयोग किया जा सकता है। यह उन चुनौतियों पर भी प्रकाश डालता है जिन्हें पारंपरिक सर्वरों का मुख्यधारा विकल्प बनने से पहले जैविक कंप्यूटिंग को दूर करना होगा। सिलिकॉन प्रोसेसर के विपरीत, कंप्यूटिंग तत्व जीवित कोशिकाएं हैं जिन्हें नियंत्रित स्थितियों और निरंतर जैविक देखभाल की आवश्यकता होती है, और उनके रिपोर्ट किए गए जीवनकाल को पारंपरिक सर्वर हार्डवेयर से अपेक्षित वर्षों के बजाय महीनों में मापा जाता है। फिलहाल, सिंगापुर स्थापना को सिलिकॉन डेटा केंद्रों के थोक प्रतिस्थापन की शुरुआत के बजाय अवधारणा के एक महत्वपूर्ण प्रमाण के रूप में देखा जाना चाहिए। इसका वास्तविक महत्व यह हो सकता है कि यह परीक्षण के लिए एक भौतिक मंच स्थापित करता है कि क्या जीवित तंत्रिका नेटवर्क भविष्य के एआई बुनियादी ढांचे का एक व्यावहारिक घटक बन सकता है।

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