生物学がコンピューティングとエンジニアリングの未来になり得る理由

August, 7, 2025, Sydney--マッコーリー大学(Macquarie University)の科学者らの新しい論文は、国際競争が「セミシンバイオ」技術の開発を加速させる中、工学的な生物学的システムが従来のコンピューティングの限界をどのように解決できるかを概説している。

オーストラリアの研究者たちは、従来のシリコンチップの代替品として生きた細胞や生物学的システムを活用し、次のコンピューティング革命に向けて自然に目を向けている。

生きたコンピュータ、臓器チップ、DNAへのデータストレージ、脅威が広がる前に検出するバイオセキュリティネットワークなど、これらはSFの概念ではなく、新たな現実である。マッコーリー大学とARC合成生物学センター・オブ・エクセレンス(COESB)のチームは、Nature Communicationsに掲載された最近のPerspectives論文で、生物学的テクノロジーとデジタル技術の融合を調査した。

同大学の著者であるIsak Pretorius教授、Ian Paulsen教授、Dr.Thom Dixon(ARC合成生物学センタ・オブ・エクセレンスにも所属)、daniel Johnson教授、Michael Boers教授は、数十年にわたる経験を結集して、バイオイノベーションの活用がコンピューティング技術の未来を積極的に形作ることができる理由を説明している。

「生物学とデジタル技術が融合するにつれて、われわれはイノベーションの未来を再定義する可能性のあるバイオインスパイアされたコンピューティングとエンジニアリングの時代に突入している」(Pretorius)。

自然は地球規模の情報とエネルギーの流れを加速させることができる
世界経済は情報とエネルギーの流れに依存しており、これらの流れを処理しようとする人工知能を開発するためのコンピュータサイエンスの競争には、エネルギーと資源の莫大なコストがかかる。

一方、著者らによると、35億年以上の進化により、自然は効率的に感知し、問題を解決し、意思決定を行うのが非常に得意になった。

セミシンバイオ(semisynbio)の時代が到来しており、その可能性は人間の想像力によってのみ制限されている。

生物学的システムは、ブレイン コンピュータ インタフェースや「ニューロモルフィック チップ」(脳を模倣するように設計されたプロセッサ)などの画期的な進歩をもたらした。

この分野における重要なマイルストーンは、ショウジョウバエのニューラルネットワーク全体の最近のマッピングであり、脳内の接続をマッピングして分析する「コネクトミクス」の神経科学分野の一例である。この画期的な進歩により、よりスマートな AI とより効率的なプロセッサが実現する可能性がある。

生物学が従来のコンピューティングよりも優れていること
知能を人工的に複製することは、複雑な化学信号、光学信号、電気信号を難なく処理する生物学に比べて、莫大なエネルギーと資源のコストを要する。

シリコンチップが限界に達しているため、科学者たちは前進の道として生物学的知能に目を向けている。セルラー コンピューティング、リキッド コンピューティング、DNA データ ストレージは、従来のチップと連携して動作し、新たな効率を解き放つ可能性がある。

単純な粘菌でさえ、現代のコンピュータが消費するエネルギーの数分の一で複雑な問題を解決できる。

「生物学をデジタルシステムに組み込むことを強制するのではなく、自然の知的な設計から学ぶべきだ」とPaulsen教授は言う。「生物学的コンピューティングとテクノロジーを統合することで、AI、センシング、データ処理に革命をもたらし、より持続可能な未来につながる可能性がある。」

画期的なイノベーションの兆し
この論文は、工学生物学とバイオコンピューティングが複数のセクターや産業に影響を与えると主張している。

・臓器チップ(Organs-on-a-chip)は、より迅速で正確な医療を可能にする
・生物学的知能を模倣したバイオコンピューティングシステムは、データ処理を高速化できる可能性がある
・バイオセキュリティネットワークは、AI主導のDNA分析を使用して、新たな生物学的脅威を検出できる。

「コンピューティングの未来はテクノロジーだけでなく、地政学にも関係している」(Johnson教授)。

半導体大手を含む世界最大のテクノロジー企業が AI 主導のチップ技術に数十億ドルを注ぎ込む中、Nvidia のような市場をリードする企業は、計算能力の戦略的重要性向上を反映して価値が急騰している。

この論文は、合成生物学と半導体技術の融合であるセミシンバイオ革命を主導する人々が、知能の次の時代を定義すると主張している。

これらのパイオニアは、バイオインテリジェンスと AI を融合した新しい基質を設計および製造し、デジタル生物学、生態系モデリング、AI を活用した DNA 書き込みにおける革新的なアプリケーションを解き放つ。

行動喚起
「これは単にテクノロジーを進歩させるだけでなく、知能そのものを再考することである」(Pretorius)。