Estas computadoras vivientes están hechas de neuronas humanas

Estas computadoras vivientes están hechas de neuronas humanas

Por Jordania Kinard

Los sistemas de inteligencia artificial, incluso aquellos tan sofisticados como ChatGPT, dependen del mismo hardware basado en silicio que ha sido la piedra angular de la informática desde la década de 1950. Pero ¿qué pasaría si las computadoras pudieran ser moldeadas a partir de materia biológica viva? Algunos investigadores del mundo académico y del sector comercial, recelosos de las crecientes demandas de almacenamiento de datos y energía de la IA, se están centrando en un campo en expansión conocido como bioinformática. Este enfoque utiliza la biología sintética, como grupos en miniatura de células cultivadas en laboratorio llamados organoides, para crear arquitectura informática. Entre los pioneros de la bioinformática se encuentra la empresa suiza FinalSpark, que a principios de este año estrenó su “Neuroplatform”, una plataforma informática impulsada por organoides de cerebro humano, que los científicos pueden alquilar a través de Internet por 500 dólares al mes.

“Hasta donde yo sé, somos los únicos en el mundo que hacemos esto” en una plataforma públicamente alquilable, dice el cofundador de FinalSpark Fred Jordán. Inicialmente financiado con fondos de la start-up anterior de sus cofundadores, FinalSpark busca una forma ambientalmente sostenible de apoyar la IA. “Nuestro objetivo principal es la inteligencia artificial con 100.000 veces menos energía” de la que se requiere actualmente para entrenar una IA generativa de última generación, dice Jordan. Neuroplatform utiliza una serie de unidades de procesamiento que albergan cuatro organoides cerebrales esféricos cada una. Cada organoide de 0,5 milímetros de ancho está conectado a ocho electrodos que estimulan eléctricamente las neuronas dentro de la esfera viviente; esos electrodos también vinculan los organoides a las redes informáticas convencionales. Las neuronas se exponen selectivamente al neurotransmisor dopamina que produce bienestar para imitar el sistema de recompensa natural del cerebro humano. Estas configuraciones gemelas (recompensas positivas de dopamina y estimulación eléctrica) entrenan a las neuronas de los organoides, impulsándolas a formar nuevas vías y conexiones de la misma manera que parece aprender un cerebro humano vivo. Si se perfecciona, este entrenamiento podría eventualmente permitir que los organoides imiten la IA basada en silicio y sirvan como unidades de procesamiento con funciones similares a las CPU (unidades centrales de procesamiento) y GPU (unidades de procesamiento gráfico) actuales, dice FinalSpark.

Por ahora, los organoides y su comportamiento son Transmitido en vivo 24 horas al día para que los investigadores (y cualquier otra persona) puedan observar. “El desafío es encontrar la forma adecuada de lograr que las neuronas hagan lo que queremos que hagan”, dice Jordan.

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Los equipos de investigación de 34 universidades han solicitado utilizar los bioordenadores de FinalSpark y, hasta ahora, la empresa ha proporcionado acceso a ellos a científicos de la Universidad de Michigan, la Universidad Libre de Berlín y otras siete instituciones. El proyecto de cada una de ellas se centra en un aspecto diferente de la bioinformática. El equipo de la Universidad de Michigan, por ejemplo, está investigando los estímulos eléctricos y químicos necesarios para cambiar la actividad de los organoides, creando así los componentes básicos de un lenguaje informático específico para ellos. Mientras tanto, los científicos de la Universidad Lancaster de Leipzig (Alemania) están tratando de adaptar los organoides a diferentes modelos de aprendizaje de la IA.

Aún quedan puntos de fricción para que la computación con organoides pueda competir con el silicio a gran escala. Por un lado, no existe un sistema de fabricación estandarizado y los cerebros vivos mueren: los organoides de FinalSpark solo sobreviven una media de unos 100 días (y eso supone un avance considerable respecto de la vida útil del experimento original, que era de apenas unas horas). Pero Jordan señala que Neuroplatform ha “agilizado” su proceso interno de fabricación de organoides y que sus instalaciones albergan actualmente entre 2.000 y 3.000 de ellos.

FinalSpark no está solo en su búsqueda de alternativas orgánicas a la computación basada en silicio, y los organoides cerebrales no son la única forma posible de avanzar. “Hay diferentes tipos de biocomputación”, dice Ángel Goñi-MorenoGoñi-Moreno, investigador del Centro Nacional de Biotecnología de España, estudia la computación celular, o el uso de células vivas modificadas para crear sistemas que puedan replicar “la memoria, las puertas lógicas y otros elementos básicos de toma de decisiones que conocemos de la informática convencional”, afirma. Su equipo está buscando tareas en las que los bioordenadores superen a sus homólogos de silicio, una dinámica que él llama “supremacía celular”. En particular, Goñi-Moreno cree que, como los ordenadores celulares pueden reaccionar a sus condiciones ambientales, podrían facilitar la biorremediación o la restauración de ecosistemas dañados. “Ese es un ámbito en el que los ordenadores convencionales no pueden hacer básicamente nada”, afirma Goñi-Moreno. “No se puede tirar un ordenador a un lago y que te diga el estado del medio ambiente”. Sin embargo, un ordenador bacteriano sumergido podría ofrecer una lectura matizada de las condiciones ambientales a medida que las células responden a estímulos químicos y de otro tipo.

Donde Goñi-Moreno se centra en las bacterias, Andrés Adamatzky de la Universidad del Oeste de Inglaterra, editor en jefe fundador de la Revista Internacional de Computación No Convencional, Adamatzky ha estado estudiando las posibilidades computacionales de los hongos. Los micelios, o redes de hebras de hongos, exhiben potenciales eléctricos de pico similares a los que se encuentran en las neuronas, dice Adamatzky. Espera aprovechar estas propiedades eléctricas para crear un sistema de computación fúngica similar al cerebro que sea “potencialmente capaz de aprender, computación de reservorio, reconocimiento de patrones y más”. El equipo de Adamatzky ya ha entrenado con éxito redes fúngicas para ayudar a los sistemas informáticos a realizar ciertas funciones matemáticas. “La computación fúngica ofrece varias ventajas sobre la computación basada en organoides cerebrales”, dice Adamatzky, “particularmente en términos de simplicidad ética, facilidad de cultivo, resiliencia ambiental, rentabilidad e integración con tecnologías existentes”.

Jordan es muy consciente de las consideraciones que implica el uso de neuronas humanas cultivadas con fines no médicos. Un debate bioético en curso se refiere a si los minicerebros podrían adquirir conciencia, aunque todavía no hay pruebas científicas. No hay evidencia de que haya sido creado en un laboratorio.Jordan dice que actualmente está buscando filósofos e investigadores con “la formación cultural necesaria para ayudarnos a responder estas cuestiones éticas”.

Adamatzky reconoce que los organoides cerebrales “podrían ofrecer funcionalidades avanzadas debido a sus estructuras complejas y similares a las de las neuronas”, a pesar de su defensa de la computación fúngica. Jordan, por su parte, confía en la elección de FinalSpark para sus biocomputadoras. De todas las células entre las que elegir, dice, “las neuronas humanas son las mejores en el aprendizaje”.