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光造形3DプリンターでCPUの性能引き上げ、バイオテクノロジーの展望

技術解説最先端情報製品|3Dプリンター目的|生産性向上

2024年は、コンピュータプロセッサの世界で注目すべき技術革新が目立っています。特にインテルの新シリーズ、Arrow LakeとLunar Lakeプロセッサが市場に登場し、高い期待を集めています。Arrow Lakeはデスクトップ用に設計され、高度なAI機能を搭載しており、ゲーミングや重要計算作業に最適です。一方、Lunar Lakeはモバイル端末向けに最適化されており、前世代比でAI性能を3倍に増加させる新しい低消費電力アーキテクチャを導入しています 。

今回はそんなCPUに特化した情報について、深堀していき、超精密3Dプリンター導入によってどのように研究スタイルが変化していくのか、企業の製品開発状況はどのように変化するのかなどについて触れていきたいと思います。

CPUの最新トレンド

サムスンはArmとの提携を深め、次世代のCortex-X CPUを開発しています。このCPUは、サムスンの最新のゲートオールアラウンド(GAA)プロセス技術を活用しており、電力効率とパフォーマンスの向上を目指しています。これにより、AI要求の高いモバイルデバイス市場で新たな標準を築くことが期待されています。

また、Frontiersが提供するオープンかつリモートアクセス可能なニューロプラットフォームは、特に注目されています。このプラットフォームは、マルチ電極アレイ(MEA)を用いた実験を通じて、脳オルガノイドの複雑な活動をリアルタイムで測定することが可能です。この技術は、神経科学の研究方法を一新するものであり、広範な研究アクセスを提供しています。

これらの進展は、AI技術の統合と生物学的研究技術のデジタル化の融合を推進することで、コンピューティング技術の未来を形作っています。

2024年に注目を集めたニューロプラットフォーム

ニューロプラットフォームは、生物学的ネットワークでリアルタイムの実験を行う機能を提供します。研究者はPythonスクリプトやJupyter Notebookを利用して、自己の研究結果を再現したり、他の研究者とデータを共有したりすることが可能です。

ニューロプラットフォームの活用例

2023年には36の学術グループが研究プロジェクトを提案し、そのうち8つが選ばれました。これらのプロジェクトでは、ニューロプラットフォームが生物学的ネットワークの研究にどのように利用されているか具体的な例を見ることができます。例えば、ミシガン大学では、FOの電気活動に全体的な変化を引き起こす刺激プロトコルを調査しています。

ニューロプラットフォームのパフォーマンス

ニューロプラットフォームは、過去4年間、24時間365日稼働しています。この間、MEA上のオルガノイドは250回以上交換されています。当初、オルガノイドの寿命は数時間しかありませんでしたが、さまざまな改善により、最良の場合で最大100日まで延長されました。

データベースの成長

ニューロプラットフォームのデータベースは継続的に成長しています。この記事の執筆時点で、データベースのサイズは18テラバイトに達しています。このボリュームには、30kHzの解像度で3ミリ秒ごとにサンプリングされた200億を超える個別の活動電位の記録が含まれています。

光造形3Dプリンターを活用したCPUなどの電子部品の設計

2024年6月時点では、CPUの設計開発に3Dプリンターが利用された事例は確認できませんでしたが、電子部品の造形は鋳造方式や直接造形方式による最終製品の造形事例は存在するため、弊社が得意とするバイオテクノロジー(主に細胞培養)での光造形3Dプリンターの利用は非常に先進的な技術を生み出す手段としては有効であると考えられます。

BMF社の3D光造形機 microArchS230造形ピッチは2μmが最小であり、微細構造を容易に手早く実現できるため、技術開発ペースは上がり、製品小型化や、今までは実現不可能だった領域の演算や、より人間に近い論理的思考がコンピュータに備わる未来も考えられます。

将来の拡張

将来的には、ウェットウェア コンピューティングに関連するより幅広い実験プロトコルを管理できるように、プラットフォームの機能を拡張する予定です。また、近いうちにオルガノイド生成プロトコルの追加タイプが導入される予定です。

まとめ

これらの進歩全てが、AIと生物学的研究手法の融合を推進し、コンピューティング技術の未来を形成しています。ハードウェアの進歩、新しいプラットフォームの開発、そして技術の増加は、新たな可能性を開き、未来の技術革新を予見させます。この進歩の波に乗り、私たちは人間の知識を拡大し、新しい解決策を見つけることができます。今後の展望としては、さらなる研究と開発を通じて、これらの技術がどのように進化し続けるかを見守ることが楽しみです。

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