Zihnimizde beliren her duygu ve düşünce milyarlarca nöronun ürettiği elektriksel sinyallerin sonucudur. Düzen bakımından son derece sert, uyum sağlayabilirlik bakımından son derece esnek olan beyinde tüm bu sinyaller doğal yollarla oluşur ve nörobilimin başta gelen gözlem alanlarındandır. Geleneksel nörobilim, beynin işleyiş mekanizmalarını anlamak için bu doğal yollarla oluşmuş kodları okumaya odaklanır. Bu, beyin tarafından yazılan elektriksel bir sinyal dilinin çözümlenmesi ve deşifre edilmesine çabalayan bir çeşit kriptanaliz sanatıdır fakat modern bilim ve mühendislik ışığında bu doğal sinyaller artık yalnızca gözlem alanı olmanın ötesine geçmiş ve belirli sinir hücresi tipleri doğrudan davranışsal kontrole alınmaya hatta bazı durum ve araştırmalarda programlanmaya başlanmıştır. Bu devrimsel çalışma sahası, genellikle nöromodülasyon, optogenetik gibi "nöron kodlama" olarak adlandırılmaktadır. Bu makale, nöron kodlamanın temel prensiplerini açıklayacaktır.

Nöron kodlama, bir sinir hücresinin temel davranış ve işleyişini; ışık, kimyasal maddeler, elektrik ve genetik araçlar gibi kasıtlı bir dış müdahale ile değiştirme faaliyetlerinin tümüne verilen isimdir. Burada nörona bizzat ve doğrudan bir program yüklenerek kendi halinde doğal uyaranlara verdiği reaksiyonlar baskılanıp yeni bir komut seti ile belirli bir anda spesifik bir kimyasalı üretmeye, ateşlenmeye veya susmaya zorlanır. "Program yükleme" ifadesi ile gerçekte nöronun çeşitli girdilere verebileceği tepki ihtimali ve zamanlamasını değiştiren biyolojik müdahaleler kast edilir.

Enerji, evrenin doğumundan günümüze kadar her fiziksel ve kimyasal tepkimede gözlemlediğimiz, bu tepkimeleri mümkün kılan olgu olarak karşımıza çıkmaktadır. Öyle ki bu enerji, mikrokosmosdaki bir atomun titreşiminden makrokosmosdaki bir yıldızın patlamasına kadar uç skalalarda varlığını gösterir; fakat enerjinin belki de en iyi bir şekilde gözlemlendiği yer, canlı vücududur.

Canlı, homeostazını (vücut dengesini) koruyabilmek, bir diğer tabir ile canlılığını sürdürebilmek adına çeşitli biyokimyasal reaksiyonlar gerçekleştirerek hayatta kalmaya çalışır. Bu reaksiyonların tümüne metabolizma denir ve vücut içerisinde gerçekleşen tüm yapım ve yıkım olaylarını kapsar. Homeostazı koruyabilmek adına gerçekleştirdiği metabolik aktivitenin büyük bir bölümünde enerjiye ihtiyaç duyar. Bu ihtiyacı, şimdiye kadar tespit edilmiş temelde 4 farklı yöntem ile karşılar:

Kütleçekim dalgaları, büyük kütlelerin ivmelenmesi sebebiyle uzay-zaman dokusunda meydana gelen bozulmalar ve bükülmelerdir. Kütleçekim dalgaları, tıpkı suya atılan bir taşın yarattığı dalgalar gibi, kaynaktan dışarı doğru dalgalar hâlinde yayılır. Ancak arada belirgin bir fark vardır: Kütleçekim dalgaları ışık hızında hareket eder; su dalgaları ise bunu yapamaz. Kütleçekim dalgaları, kütleçekimsel radyasyon yoluyla enerji taşır. Kütleçekimsel radyasyon, elektromanyetik radyasyon benzeri, kaynaktan dışa doğru yayılan bir radyasyon türüdür.

Einstein fiziği öncesi dönemde, yani ilk olarak Isaac Newton tarafından geliştirilen klasik fizik çerçevesinde, kütleçekim dalgalarının varlığına dair herhangi bir ipucu bulunmamaktaydı; çünkü bu dönemde kütleçekiminin bir noktadan diğerine anlık olarak etki eden bir kuvvet olduğu düşünülmekteydi. Dolayısıyla kütleçekimine yönelik teorilerin tarihi asırlar öncesine gitmesine rağmen, kütleçekim dalgalarının varlığı ilk olarak 1905 yılında Henri Poincaré tarafından ileri sürülmüştür; sonrasındaysa 1916 yılında Albert Einstein'ın geliştirdiği Genel Görelilik Teorisi çerçevesinde öngörülmüştür.

Otizm (veya Otizm Spektrum Bozukluğu), yaşamın erken dönemlerinde başlayan; sosyal etkileşimlerde ve tekrarlayıcı davranışlarda belirli derece bozulma gösteren, son derece sınırlı ilgi alanlarına ve/veya duyusal davranışların belirli bir kombinasyonuna sahip bireylerde görülen, oldukça kalıtsal ve heterojen bir nörogelişimsel bozukluktur. Bu heterojenliği yansıtan otizm terimi hem daha genel bir sunumu hem de "Yaygın Gelişimsel Bozukluklar" genel tanı kategorisi içinde bir alt grup olarak değerlendirilmesini takiben spesifik bir tanıyı tanımlamak için çeşitli şekillerde kullanılmıştır.

Otizmin temel özellikleri, ilk tanımından bu yana önemli ölçüde değişmemiştir. Bununla birlikte, günümüzde otizmin çok hafif ila şiddetli arasında değişebilen bir "spektrumda" gözlendiği kabul edilmektedir. Spektrum Bozukluğu, her biri bir süreklilik içinde ortaya çıkan semptomları ve spektrum boyunca paylaşılan ancak belirgin şekilde farklı biçim ve derecelerde tezahür eden belirli özellikleri olan bir grup bozukluğu ifade eder. Bir spektrum bozukluğu olan herhangi birinin, onunla ilişkili özelliklerin tümünü olmasa da bazılarını göstermesi muhtemeldir ve bunları çok farklı derecelerde gösterebilir.

Alan Turing'in 1950 yılında Mind dergisinde yayımlanan "Computing Machinery and Intelligence" başlıklı makalesi, yapay zeka tarihi için bir dönüm noktası olarak kabul edilir. Bu eserde Turing, daha sonraları "Turing Testi" olarak adlandırılacak olan fikri ortaya atarak makinelerin düşünme yeteneğini sorgulamış ve bilgisayar biliminin temel taşlarını döşemiştir. Bu test, insan bir "sorgucu"nun, hangisinin hangisi olduğunu bilmeden bir makine ve başka bir insanla yazılı olarak veya doğal dilde konuşmasını içerir. Sorgucu, makineyi insandan güvenilir bir şekilde ayıramazsa, makinenin insan benzeri bir zeka sergilediği kabul edilir.

Turing'in makalesi, tartışmayı zihin ve bilincin doğasına ilişkin soyut felsefi tartışmalardan pratik ve operasyonel bir perspektife temelden kaydırmaktadır. Bunu yaparak, insan düşünce sürecinin kendisini taklit etmek yerine, makinelerin insan zekasına davranışsal eşdeğerlik sergileme becerisine odaklanan zeka için net, ölçülebilir bir standart belirler. Bu pratik yaklaşım, sadece yapay zeka araştırmacılarına somut bir hedef sunmakla kalmamıştır, aynı zamanda psikoloji, bilişsel bilim ve bilgisayar bilimlerinden daha geniş bir disiplinlerarası katılımı davet ederek akıllı sistemlerin geliştirilmesinin önünü açmıştır. Turing'in çalışması bu nedenle sadece makinelerin yeteneklerine bir meydan okuma olarak değil, aynı zamanda zekanın doğasına ilişkin felsefi bir sorgulama olarak da hizmet etmekte ve onlarca yıllık tartışma, araştırma ve yeniliği teşvik etmektedir.