27-08-2023
İsmet Berkan

Beyin 2.0’a giden yolda küçük küçük adımlarla önemli ilerlemeler

Beyin 2.0’a giden yolda küçük küçük adımlarla önemli ilerlemeler

Galiba ‘Beyin 2.0’ kavramını dünyada ilk Amerikalı sinir bilimci David Eagleman ortaya attı.

Beyinle ilgili popüler dilde yazılmış kitapları ve belgeselleri Türkiye’de de çok okunup seyredilen Eagleman’in verdiği en çarpıcı örnek, ta 1960’lı 70’li yıllardan kalma.

O yıllarda Amerika’da bir sinirbilimci görme yetisini kaybeden babasının kafasına bir video kamera bağlamış, bu kameranın görüntülerini minik elektriksel sinyallere çevirip o sinyalleri babasının damağından beynine iletmişti. Zaman için beyin kameradan gelen bu görüntüleri ‘görmeyi’ öğrenmişti.

Bugün bu yöntemle ‘gören’ bazı insanlar var dünyada, hatta bu yöntem sayesinde dağa tırmanıyor, kayak yapabiliyorlar. Amerikan ordusunun bazı birimlerinin üzerlerinde taşıdıkları kameralardan gelen elektriksel sinyallerle normal görme yetisinin ötesinde gece görüşü gibi yeteneklere kavuşturulduğuna dair bilgiler de var.

Bu örnek, sinir bilimcilere insan beynine var olan duyu organlarımızın ötesinde bazı ‘sensör’lerden gelen bilgilerin ‘yazılabileceğini’ gösterdi.

Bilgisayar benzetmesi yapalım: Beynimiz eğer ‘merkezi işlem ünitesi’ (CPU) ise, bu üniteye çeşitli kaynaklardan veri akıyor. Bu kaynakların bazıları bilgisayarcı tabiriyle ‘build-in’ olan kaynaklar. Gözümüz, kulağımız, cildimiz, merkezi sinir sistemimiz, dilimiz, damağımız, burnumuz vs. Peki bu ‘merkezi işlem ünitesi’ne ‘external’ yani dışarıdan bilgi kaynağı ekleyemez miyiz? Örneğin, bütün internete doğrudan beyninizle bağlı olduğunuzu düşünün…

İşte bu hayalin adı ‘Beyin 2.0.’

‘Elektronik beyin’ den beyni anlamaya

Yaşı yetenler hatırlayacak, eskiden ‘Bilgisayar’a ‘Elektronik beyin’ derdik. Böyle denmesinin sebebi bir gazetecinin ilk bilgisayarları popülerleştirme çabasıydı; The New York Times gazetesi, 1960’lı yıllarda Kennedy seçim kampanyasında bir bilgisayar kullanıldığını öğrenmişti, bunun haberini ‘Kennedy’ye seçim kazandıran elektronik beyin’ başlığıyla vermişti. (Elbette abartılıydı. Ne o bilgisayar bir ‘elektronik beyin’di ne de seçimin kazanılmasında kritik rol oynamıştı.)

Ama bir gerçek var: En başından beri bilgisayarlar insan beyni düşünülerek tasarlanmıştı. 

İlk teoriyi yapan İngiliz matematikçi Alan Turing, kendi düşünce akış şemasından hareketle bu teoriyi geliştirmişti. Onun ardından konuyu alıp bugünkü modern bilgisayarı ortaya çıkaran isim olan Macar kökenli dev matematikçi John von Neumann da aynı şeyi yapmıştı, insanın mantık yürütme süreçleri bilgisayar mimarisine örnek olmuştu.

Bugün ise tersini yapıyoruz: Beynimizi anlamaya çalışırken çoğunlukla bilgisayar benzetmesi yapıyoruz beynimize.

BMA’nın iki önemli hedefi var

İşte ‘Beyin 2.0’a bu ismi verdiren de bilgisayar terminolojisi, bunu geliştirmek için sahip olmamız gereken teknolojinin adı da ‘Beyin Makine Arayüzü’ (Brain Machine Interface). Bu teknoloji İngilizcede BMI diye kısaltılıyor, ben Türkçe BMA diyorum, aynı şey.

Bu BMA teknolojisinin başarmaya çalıştığı temelde iki şey var: 1. Beyni okumak; 2. Beyne bilgi yazmak.

Beyni okumak, insan beyninin hangi bölgesinin tam olarak hangi işi yaptığının bilmekle ilgili. Önce bunu bileceğiz, sonra beynimizdeki elektriksel sinyalleri alıp bir bilgisayar aracılığıyla yeniden bizim anlayacağımız dile tercüme edeceğiz. 

İşte iki hafta önce beynimizin müzik dinleyen kısmını ‘tercüme’ etmeyi başardılar, beyindeki sinyallerden hareketle melodiyi bu kez beyin üzerinden dinlediler.

Geçen gün yine haber vardı, konuşma yetisini kaybeden bir felçli hastayı bilgisayar beynini dinleyerek konuşturmuştu.

Beyni okumak konusunda başka bir sürü ilerleme kaydedildi ama hala daha beyni tam olarak okuyabildiğimizi söylemekten uzağız.

Bu konuda şunu da eklememe izin verin: Beynimizi okumak için yine insan beyninin ürünü olan çeşitli yapay zeka algoritmaları kullanıyoruz. Bu algoritmalar beyinden aldıkları elektrik sinyallerini bizim için öğreniyor ve sonra da bizim veya bazı makinaların anlayacağımız dile ‘çeviriyor’lar.

Beyne bilgi yazma konusunda henüz emekleme çağındayız

Beyne yazmak konusu ise daha da geride. Başta verdiğim kamera örneği bir beyne bilgi yazma olayı ama bunu nasıl yaptığımızı bilmiyoruz aslında. Çünkü beyin gelen sinyalleri doğru ‘okumayı’ kendisi öğrendi, biz bu süreçleri bilmiyoruz.

Beyne bilgi yazmak konusunda henüz emekleme aşamasında sayılırız.

Beyni gerek okumak gerekse beyne bilgi yazmak konusunda bir dizi güçlükle karşı karşıyayız.

Kim gönüllü beyin ameliyatı olur?

Bu güçlüklerin en önemlisi, beynimizin çeşitli bölgelerine doğrudan elektrodlar, yani elektrik sinyallerini saptayıp ileten minik cihazlar koyma zorunluğu.

Elon Musk’ın Neuralink şirketi beynimize bir cip koymak istiyor ama başka bazı şirketler kafamıza bir çeşit şapka takıp beyni okumaya (ve sonra da beyne bilgi yazmaya) çalışıyor ama bu yöntem pratik olmasına karşılık güvenilmez. Çünkü son derece zayıf olan bu elektrik sinyalleri, kafatasının dışına hem daha da zayıflayarak hem de diğer sinyallerle karışıp bir ‘gürültü’ haline gelerek ulaşıyor.

Umulan, ileride bu teknolojinin daha hassaslaşması ve daha güvenilir olması ama şu an güvenilir olan doğrudan beyin ameliyatıyla içeriye sensörler koymak. Eh, bunu da herkese yaptıramazsınız, ancak zaten son derece çaresiz durumda olan ve her yolu denemeye hazır felçli hastalar beyin ameliyatı olmayı kabul ediyor.

Hem felsefi hem teknik büyük bir sorun: Beynimizin kendine ait bir ‘dil’i mi var?

Bir başka temel zorluk, İngilizcede ‘Lost in translation’ diye tanımlanan iki katmanlı felsefi ve teknik bir sorun.

Bunu anlatmak için yine bilgisayar analojisine başvuracağım: Bilgisayarlarımız içeride 0 ve 1’lerden oluşan kendilerine özgü bir dil kullanıyor, bilgiyi bu yöntemle ‘sayıyor.’ Teknik olarak ‘Makine dili’ denen bu dil, bilgisayarın ekranına baktığımızda bize bizim anlayacağımız grafik veya dilsel ifadelerle sunuluyor. Ben örneğin bu yazıyı Türkçe dilinde ve karşımda Türkçe karakterler görerek yazıyorum ama içeride bilgisayar her harfi kendi kodlamasında 0 ve 1’lerden oluşan dizilere çeviriyor. İşte benimle bilgisayar arasındaki bu katmana ‘arayüz’ (interface) adı veriliyor.

Peki benim beynimle dış dünya arasında da bir ‘arayüz’ var mı? Düşüncelerimizi biz kendi dilimizde oluşturduğumuzu varsayıyoruz ama bu dilin kendisi bir ‘arayüz’ olabilir; beynin elektrik sinyalleri Türkler için Türkçe, Almanlar için Almanca sinyal göndermiyor olabilir. 

Bunu henüz tam olarak bilmiyoruz, yani biz dille mi düşünüyoruz yoksa dil (lisan) dediğimiz şey beynimizin yarattığı bir ‘arayüz’ mü? Beynin kendine özgü bir ‘makine dili’ var mı? Bu konuda hem felsefi hem teknik tartışma çok büyük ve uzun.

Ama ne olursa olsun, BMA’da beynin elektrik sinyallerini dinliyor, bu sinyalleri önce bilgisayarın 0 ve 1’lerine çeviriyor, sonra o 0 ve 1’leri bizim anladığımız ‘lisan’a tercüme eden bilgisayar arayüzünden geçiriyoruz. Yani iki kere tercüme ediliyor beyinden elde edilen sinyal.

Eh, her tercümede anlam biraz kayıyor olabilir.

Binlerce araştırmaya milyarlarca dolar akıyor

Fakat bütün bu zorluklara rağmen BMA araştırmaları büyük bir hızla devam ediyor, dünya bu alana her yıl on milyarlarca dolar para yatırıyor. Çünkü konu aslında muazzam büyüklükte, kendi içinde onlarca yan dala ayrılan bir konu.

Bir örnek vereyim: Benim oğlum Amerika’da Güney Kaliforniya Üniversitesi’nde (USC) okuyor, sırf onun üniversitesinde aynı anda 190 kadar sinir bilimi araştırması aynı anda devam ediyor. Her biri sonunda BMA’ya bağlanacak bu araştırmaların.

Bu dediğim tek bir Amerikan üniversitesi. Geri kalan onlarca üniversitede böyle binlerce, belki onbinlerce araştırma var. Avrupa’da, Çin’de, Japonya’da yapılanlar da cabası.

Bu denli büyük kaynağın bu alana harcanması, burada ortaya çıkacak bilgi ve teknolojinin insanlığa bir büyük sıçrama yaptırma olasılığından kaynaklanıyor.

Eğer gerçekten ‘Brain 2.0’ mümkün olabilirse, daha şimdiden başlayan ‘Trans-Hümanizm’ gibi tartışmalar bile çok daha anlamlı hale gelecek; çünkü bildiğimiz eski insandan değil tamamen yeni başka bir varlıktan söz edeceğiz.

Grafen mucizeleri bitmek bilmiyor: Şimdi de yeşil hidrojene yardımcı

Grafen mucizeleri bitmek bilmiyor: Şimdi de yeşil hidrojene yardımcı

Biliyorsunuz, mucize bir materyalimiz var, adı grafen. Karbon atomları çok sayıda farklı bağlanma kapasiteleri sayesinde bütün organik kimyanın neredeyse tamamını oluşturuyor. Düşünün yediğiniz şeker de karbon, yaktığınız benzin de, içtiğiniz alkol de, parmağınızda taşıdığınız pırlanta da… Hepsi aynı atomun farklı bir araya gelme biçimleri.

Grafen bu bir araya gelme biçimlerinin en son keşfedilen ama ilginç olan hali. Burada karbon atomları birbirine bağlanıyor ve neredeyse 2 boyutlu bir materyal ortaya çıkıyor. İki boyutlu, yani uzunluğu ve genişliği var ama yüksekliği ancak bir atom yüksekliği kadar ama materyal yine de bir ‘kristal.’

Tek atom kalınlığındaki bu materyal epeydir inceleniyor ve sürekli bu materyalin yeni mucizevi özellikleri ortaya çıkıyor. İşte bunlardan sonuncusunu İngiltere’deki Warwick ve Manchester Üniversitesinden araştırmacılar buldu: Sağlamlığı, dayanıklılığı ve geçirmezliği ile ünlü grafen aslında atom çekirdeğindeki protonların içinden geçmesine izin veriyormuş. Proton söz konusu olduğunda grafen hayli geçirgenmiş.

Proton, tanımı gereği minicik bir şey ve öyle sık sık atom çekirdeğinden ayrılıp bir yerlere gitmek isteyen bir şey değil. Ama bir durum var ki, protonların yer değiştirmesi çok önemli, o da hepimizin lise fizik dersinde öğrendiği meşhur ‘elektroliz’ yöntemi.

Dünya enerji depolama sorununa çözüm arıyor. Bulunan çözümlerden biri, güneş veya rüzgardan elde edilen ‘yeşil’ elektriği yine ‘yeşil’ hidrojene dönüştürüp saklamak.

Bu dönüşüm, işte lisede öğrendiğimiz elektroliz yöntemiyle yapılıyor. Bildiğimiz suyun içinde elektrik kaynağından gelen artı ve eksi kutupları taşıyan elektrodlar koyuyoruz, elektriği açıyoruz ve suyu oluşturan H2O molekülü birbirinden ayrılıyor, bize düşen bu ayrılma sırasında ortaya çıkan hidrojen atomlarını yakalamak.

Oldukça pahalı ve zahmetli olan bu yöntemde işte içinden protonların geçmesine izin veren grafen çok işe yarayacak gibi duruyor. Böylece elektrolizle hidrojen elde etmek bir anda daha verimli, dolayısıyla daha ucuz hale gelebilecek.

Görüyorsunuz, öğrenmenin ve bulmanın sonu yok.

Çimentoya kum yerine kahve eklemek betonu yüzde 30 daha güçlü yaptı…

Çimentoya kum yerine kahve eklemek betonu yüzde 30 daha güçlü yaptı…

Ben kahve tiryakisiyim; her iki haftada bir yarım kilo çekirdek kahveyi öğütüyor, filtre kahve ve espresso olarak tüketiyorum. Çıkan atık kahveyi de atmıyor biriktiriyorum ve evdeki çiçeklerin toprağına ekliyorum.

Hesaba göre dünyada her yıl böyle 15 milyon ton kullanılmış kahve veya kahve atığı ortaya çıkıyormuş. Epey büyük bir rakam. (Acaba sadece Türkiye Starbucks’ın günlük atık kahve miktarı ne kadardır ve bu kahveyi ne yapıyorlardır?)

Avustralya’da materyal bilimciler, bu atık kahveleri önce ‘proliz’ adı verilen bir işlemden geçirip organik maddesinden arındırdıktan sonra Portland tipi çimentoyla karıştırıp beton yapmışlar. Aynı çimentoyu kumla yapmaya göre yüzde 30 daha dayanıklı bir beton elde etmişler.

Tabii proliz dediğim yöntem oldukça pahalı. Ayrıca atık kahveleri toplamak ve işlemek da ayrıca zor. Ama dünyadaki inşaatların her yıl buldukları her yerden 50 milyon tondan fazla kum çektiğini ve bunun da doğaya ağır bir hasar verdiğini hatırlayacak olursak, kuma bir alternatif geliştirilmesi güzel bir şey. Bakalım ticari hale de gelecek mi?

ABD’ye yeni bir Silikon Vadisi mi geliyor?

ABD’ye yeni bir Silikon Vadisi mi geliyor?

Silikon Vadisi, ABD’nin California eyaletinde, San Francisco şehrinin güneyinde, Stanford Üniversitesi’nin etrafındaki kasabaların toplamının oluşturduğu bölgeye verilen isim.

1960’ların sonlarından itibaren Stanford Üniversitesi sayesinde bölgede oluşan yüksek teknoloji şirketi yoğunlaşması, bu civarı hem çok çekici hem de çok pahalı hale getirdi. Hatta bu pahalılıktan San Francisco da nasibini aldı.

Birkaç gün önce The New York Times gazetesi, önde gelen bazı teknoloji yatırımcılarının içine para koyduğu bir emlak şirketinin mevcut Silikon Vadisi’ne belki de bir alternatif geliştirmek ve Silikon Vadisi’nde aşırı yükselen emlak fiyatlarından kurtulmak için San Francisco şehrinin Kuzey Doğusunda büyük araziler almakta olduğunu duyurdu.

Toplam 55 bin akr, yani bizim anladığımız ölçüyle 222 bin 585 dekar arazi almış Flannery Group adlı şirket. Bu dev arazide hem 120 bin nüfuslu koca bir şehir kurmak istiyor hem de işte güneş enerjisi tarlaları ve meyve ağaçları. Ama yerel nüfustan ve çiftçilerden çeşitli itirazlar var.

İlginç ve önemli bir gelişme…