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Los científicos han combinado tejido similar al cerebro con hardware electrónico para crear un sistema de cálculo y reconocimiento de voz, avanzando la investigación hacia la creación de computadoras biológicas de alta potencia.
El trabajo impulsa los esfuerzos para construir los llamados dispositivos informáticos neuromórficos impulsados por células cerebrales humanas que tienen el potencial de aprender más rápido y ser más eficientes energéticamente que las máquinas tradicionales basadas en silicio. Un gran avance en este campo emergente podría mejorar las aplicaciones de la inteligencia artificial, permitiendo avances en campos como la ciencia y el tratamiento médicos, afirman los investigadores.
“El hardware informático inspirado en el cerebro tiene como objetivo emular la estructura y los principios de funcionamiento del cerebro y podría usarse para abordar las limitaciones actuales de las tecnologías de inteligencia artificial”, escribieron los autores de un artículo sobre la creación híbrida publicado en Nature Electronics el lunes.
Investigadores de la Universidad de Indiana en Bloomington, las universidades de Florida y Cincinnati y el Centro Médico del Hospital Infantil de Cincinnati construyeron el sistema “Brainoware” utilizando el llamado organoide cerebral, una pequeña estructura neuronal tridimensional cultivada a partir de células madre humanas.
El equipo conectó hardware de computadora para enviar estimulación eléctrica al organoide y leer la actividad neuronal que produjo en respuesta. El sistema reconoció los sonidos de las vocales japonesas y predijo un mapa matemático.
En una prueba de idioma, los científicos asignaron a Brainoware la tarea de distinguir entre ocho hablantes masculinos japoneses diferentes grabados en un total de 240 clips de audio. El sistema mejoró significativamente después del entrenamiento de su algoritmo subyacente, mejorando de aproximadamente un 51 por ciento de precisión a aproximadamente un 78 por ciento.
En una prueba de matemáticas, los investigadores intentaron que el sistema predijera un mapa de Hénon, una representación de la actividad caótica. En este caso, Brainoware demostró ser ligeramente menos preciso que las redes neuronales basadas en silicio, pero su tiempo de entrenamiento fue más de un 90 por ciento menor.
La investigación se produce después del lanzamiento en febrero por parte de un equipo internacional, dirigido por científicos de la Universidad Johns Hopkins en EE.UU., de una hoja de ruta detallada hacia la “inteligencia organoide”. El plan promete descubrimientos en informática, neurociencia y otras áreas de la investigación médica.
Si bien los investigadores admiten que las computadoras biológicas de uso general pueden tardar décadas en realizarse, los experimentos de Brainoware resaltan el potencial de este campo.
Es probable que la investigación en informática biológica genere “conocimientos fundamentales sobre los mecanismos del aprendizaje, el desarrollo neuronal y las implicaciones cognitivas de las enfermedades neurodegenerativas”, escribieron un trío de científicos de Johns Hopkins en un comentario también publicado el lunes en Nature Electronics.
“En los próximos años, es probable que surjan sistemas neuronales cada vez más complejos que puedan interactuar con entornos artificiales cada vez más complejos”, dijeron los tres investigadores, que no participaron en el artículo de Brainoware.
Los avances también plantean cuestiones éticas sobre la creación de “inteligencia en un plato” similar a un cerebro con el potencial incluso de adquirir una conciencia básica.
“A medida que aumenta la sofisticación de estos sistemas organoides, es fundamental que la comunidad examine la gran cantidad de cuestiones neuroéticas que rodean a los sistemas bioinformáticos que incorporan tejido neuronal humano”, agregaron los investigadores.