علم الأحياء، علم بناء نظم إصطناعية لديها بعض خصائص الأنظمة الحية. إن البيولوجية ليست علما متخصصا بل هي فرع بين العلوم؛ فيمكن مقارنتها مع السيبرنيات. الالكترونيات الحيوية و السيبرانية سميت جانبي العملة نفسها. يستخدم كلاهما نماذج الأنظمة الحية، البيولوجية من أجل إيجاد أفكار جديدة لآلات وأنظمة إصطناعية مفيدة، السيبرانية للبحث عن تفسير لسلوك الكائنات الحية
ومن ثم فإن علم الأحياء يختلف عن الهندسة الأحيائية (أو التكنولوجيا الأحيائية)، وهي إستخدام الكائنات الحية لأداء مهام صناعية معينة، مثل تربية الخمائر على البترول لتزويدها بالبروتينات الغذائية، واستخدام الكائنات متناهية الصغر القادرة على تركيز الفلزات من خامات منخفضة الجودة، وهضم المخلفات بواسطة البكتيريا في البطاريات الكيميائية الأحيائية لتوفير الطاقة الكهربائية
تقليد الطبيعة فكرة قديمة. وقد صنع مخترعون كثيرون آلات على غرار الحيوانات على مر القرون. للنسخ من الطبيعة ميزات مميزة. معظم المخلوقات الحية الآن على الارض هي نتاج بليوني سنة من التطور، وبناء آلات للعمل في محيط يشبه محيط المخلوقات الحية يمكن ان يستفيد من هذه التجربة الهائلة.
وعلى الرغم من أن أسهل طريقة يمكن اعتبارها محاكاة مباشرة للطبيعة، فإن ذلك غالبا ما يكون صعبا، إن لم يكن مستحيلا، من بين أسباب أخرى بسبب الاختلاف في الحجم. وجد الباحثون في مجال علم الاحياء ان فهم مبادئ لماذا تعمل الاشياء في الطبيعة افضل من نسخ التفاصيل على نحو خبيث.
الخطوة التالية هي البحث المعمم عن الإلهام من الطبيعة. الكائنات الحية يمكن دراستها من عدة وجهات نظر. عضلة الحيوان آلية فعالة
الخطوة التالية هي البحث المعمم عن الإلهام من الطبيعة. الكائنات الحية يمكن دراستها من عدة وجهات نظر. عضلة الحيوان هي محرك ميكانيكي فعال؛ يتم تخزين الطاقة الشمسية في شكل كيميائي من قبل النباتات بكفاءة 100 بالمائة تقريبا؛
إن نقل المعلومات داخل الجهاز العصبي أكثر تعقيدا من أكبر مقاسم الهاتف؛ فحل المشاكل بواسطة دماغ بشري يتجاوز إلى حد كبير قدرة أقوى أجهزة الكمبيوتر الفائقة. وهذا مثال على مجالين رئيسيين من مجالات البحوث البيولوجية – معالجة المعلومات وتحويل الطاقة وتخزينها.
النمط العام لشبكة المعلومات الخاصة بالكائنات الحية هو التالي: تستقبل أعضاء الإحساس الإحساس بالمشاعر البيئية ثم ترمز إلى إشارات تنقلها الأعصاب إلى مراكز معالجة واستظهار الدماغ. أفاعي الكروتالين (التي تتضمن الأفاعي)،
على سبيل المثال، لديهم آلية لاستشعار الحرارة موجودة في حفرة بين الأنف والعينين. وهذا العضو حساس جدا لدرجة أنه يستطيع أن يكتشف فأرا على بعد أمتار قليلة.
ومع ان أجهزة كشف الاشعة تحت الحمراء البشرية الصنع أكثر حساسية، يبقى بإمكان الاجهزة الحيوية الاستفادة من دراسة الافاعي. أولا، سيكون من المثير للاهتمام ومن الممكن أن تكون هناك قيمة لفهم مبدأ تحول الطاقة الذي يحدث في حفرة رتسنايكي تحت الحمراء، وكذلك العملية التي يتم من خلالها تحفيز الأعصاب في غياب آلية تضخيم. والمثال اللافت للنظر الآخر هو العضو الحساس بالروائح في عثة الحرير، بومبيكس موري. فالذكر يستطيع ان يكتشف المواد الكيميائية التي تفرزها الانثى بكمية صغيرة كعدد قليل من الجزيئات
في الموصل مثل سلك الهاتف، تخف الإشارة أثناء سيرها على طول السلك، ويجب وضع مضخمات على فترات لتقوية الإشارة. وهذه ليست حالة المحور العصبي الحيواني: ان الدافع العصبي الذي يصدر من اعضاء الحواس لا يضعف في السفر على طول المحور. ولا يمكن لهذا الدافع إلا أن يتحرك في إتجاه واحد. وهذه الخصائص تجعل المحور العصبي قادرا على العمليات المنطقية.
وفي سنة 1960 ابتكر جهاز شبه موصل يدعى عصبيا، قادر على نشر اشارة في إتجاه واحد دون تخفيف وقادر على القيام بعمليات عددية ومنطقية. إن الكمبيوتر العصبي، المستوحى من نموذج طبيعي، يقلد السلوك الديناميكي لشبكات المعلومات العصبية الطبيعية؛ كل دائرة يمكن أن تخدم بالتتابع لمختلف العمليات بطريقة مماثلة لتلك التي في الجهاز العصبي
يكمن الفارق الجوهري الأول بين أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية القائمة والدماغ البشري في الطريقة التي تنظم بها ذكرياتهم. في ذاكرة الكائن الحي أو ذاكرة الآلة، تكمن المشكلة الرئيسية في إسترجاع المعلومات بعد تخزينها. تسمى الطريقة التي تستخدمها أجهزة الكمبيوتر “عنوان”. يمكن مقارنة ذاكرة الكمبيوتر بحامل كبير من ثقوب الحمام، يحتوي كل منها على رقم أو عنوان معين (موقع).
ومن الممكن ايجاد معلومة معينة إذا كان العنوان — أي عدد الحمام — معروفا. الذاكرة البشرية تعمل بطريقة مختلفة جدا، باستخدام جمع البيانات. يتم إسترداد المعلومات وفقا لمحتوياتها، وليس وفقا لعنوان خارجي مضاف بشكل مصطنع. وهذا الاختلاف نوعي كما كمي. فأجهزة الذاكرة التي صنعها الانسان تبنى الآن باستخدام مبادئ الارتباط، وهنالك امكانية كبيرة في هذا المجال.
والفارق الرئيسي الثاني بين أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية والدماغ البشري يكمن في طريقة التعامل مع المعلومات. يعالج الكمبيوتر بيانات دقيقة. فالبشر يقبلون بيانات غامضة وينفذون عمليات ليست صارمة تماما. كما أن أجهزة الحاسوب لا تقوم إلا بعمليات أولية بسيطة جدا، مما يؤدي إلى نتائج معقدة عن طريق القيام بعدد كبير من هذه العمليات البسيطة بسرعة عالية جدا. وعلى العكس من ذلك، يعمل الدماغ البشري بسرعة منخفضة ولكن بالتوازي بدلا من التسلسل، مما ينتج عدة نتائج متزامنة يمكن مقارنتها (انظر أيضا الذكاء الاصطناعي).
