Oamenii de știință anunță un nou domeniu, cel al „inteligenței organoide”. Cercetătorii vor să dezvolte un computer biologic, alimentat de celule ale creierului uman

Oamenii de știință au propus dezvoltarea unui computer biologic, alimentat de milioane de celule ale creierului uman, despre care se spune că ar putea fi mai performant și mai economic decât calculatorele convenționale.

Printre părțile de hardware necesare proiectului se numără matrice de organoide cerebrale – structuri tridimensionale minuscule crescute din celulele stem ale omului – conectate la senzori și alte dispozitive și instruite prin metoda învățării automate.

Obiectivul îl reprezintă dezvoltarea unui sistem ultraeficient care să poată rezolva probleme ce sunt mult prea complexe chiar și pentru calculatoarele digitale convenționale.

Organoizide cerebrale, versiuni minuscule ale creierului uman

Organoidele sunt țesuturi cultivate în laborator care seamănă cu organele. Aceste structuri tridimensionale, derivate de obicei din celule stem, au fost folosite în laboratoare timp de aproape două decenii, unde oamenii de știință au reușit să evite testele dăunătoare pe oameni sau pe animale prin experimente cu substituții pentru rinichi, plămâni și alte organe.

Organoidele cerebrale (mini-creierele) nu sunt, de fapt, versiuni minuscule ale creierului uman, dar culturile de celule de dimensiunea unui punct conțin neuroni care sunt capabili de funcții asemănătoare creierului, formând o multitudine de conexiuni.

Dr. Thomas Hartung, profesor de sănătate și inginerie a mediului la Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health și Whiting School of Engineering din Baltimore, a început să crească organoide din creier prin modificarea probelor de piele umană în 2012.

El și colegii săi au în vedere combinarea puterii organoidelor cerebrale într-un tip de hardware biologic mai eficient din punct de vedere energetic decât supercalculatoarele. Aceste „biocomputere” ar folosi rețele de organoide cerebrale pentru testarea farmaceutică pentru boli precum Alzheimer, pentru a oferi o perspectivă asupra creierului uman și pentru a schimba viitorul computerelor.

Cercetările care descriu planul pentru inteligența organoidă prezentate de Hartung și colegii săi au fost publicate marți în jurnalul Frontiers in Science.

Creierul uman vs inteligența artificială

În timp ce inteligența artificială este inspirată de procesele gândirii umane, tehnologia nu poate replica pe deplin toate capacitățile creierului uman. Acest decalaj este motivul pentru care oamenii pot folosi un teste bazate pe imagini sau text pentru a deosebi computerele și oamenii, ca măsură de securitate online pentru a demonstra că nu sunt roboți.

Un supercomputer poate calcula cantități masive de numere mai repede decât poate un om.

Pe de altă parte, un creier uman este mai eficient din punct de vedere energetic și mai bun în a învăța și a lua decizii logice complexe.

Ceva la fel de elementar precum a putea deosebi un animal de altul este o sarcină pe care creierul uman o face cu ușurință pe care un computer nu o poate face.

Frontier, un supercomputer de 600 de milioane de dolari de la Laboratorul Național Oak Ridge din Tennessee, cântărește 3.629 de kilograme, a depășit capacitatea de calcul a unui singur creier uman în iunie – dar a folosit de un milion de ori mai multă energie, a spus Hartung.

„Creierul este încă de neegalat de computerele moderne”, a spus Hartung.

„Creierul are, de asemenea, o capacitate uimitoare de a stoca informații, estimată la 2.500 (teraocteți)”, a adăugat el. „Atingem limitele fizice ale computerelor cu siliciu pentru că nu putem împacheta mai mulți tranzistori într-un cip mic.”

Hartung definește inteligența organoidă ca „reproducând funcții cognitive, cum ar fi învățarea și procesarea senzorială, într-un model de creier uman cultivat în laborator”.

Fiecare organoid are aproximativ numărul de celule care s-ar găsi în sistemul nervos al unei muște de fructe. Un singur organoid are dimensiunea de trei milioane de ori mai mică decât dimensiunea creierului uman, ceea ce înseamnă că este echivalentul a aproximativ 800 de megaocteți de memorie.

Aceste construcții neuronale minuscule trebuie să fie amplificate de la 50.000 de celule, cât au acum, până la în jur de 10 milioane, pentru a ajunge la ceea ce oamenii de știință recunosc a fi inteligența organoidă.

Cercetătorii au nevoie, de asemenea, de modalități de a comunica cu organoidele pentru a le trimite informații și a primi ceea ce „gândesc” organoidele.

Autorii studiului au dezvoltat un model care include instrumente din bioinginerie și învățare automată, împreună cu noi inovații. Existența diferitelor tipuri de intrare și ieșire în rețelele organoide ar permite sarcini mai complexe, au scris cercetătorii în studiu.

Hartung speră că într-o zi va exista un canal de comunicare benefic între AI și OI „care le-ar permite celor doi să exploreze capacitățile celuilalt”.

Utilizarea organoidelor cerebrale pentru a crea inteligență organoidă este încă la început. Dezvoltarea OI prin punerea in conexiune a unui computer cu puterea creierului unui soarece ar putea dura zeci de ani, a spus Hartung.

Dar există deja rezultate promițătoare care ilustrează ca ar putea fi posibil, spun cercetătorii implicați in studiu.