Investigadores de la Universidad Johns Hopkins y Cortical Labs sugieren que es hora de crear un nuevo tipo de computadora que use componentes biológicos. Creen que las computadoras biológicas podrían superar a las computadoras electrónicas en algunas aplicaciones y usar mucha menos electricidad.
El futuro de la informática incluye la biología según un equipo internacional de científicos.
Ahora es el momento de crear un nuevo tipo de computadora, dicen investigadores de la Universidad Johns Hopkins en colaboración con el Dr. Brett Kagan, científico jefe de Cortical Labs en Melbourne, quien recientemente dirigió el desarrollo de la DishBrain proyecto, en el que células humanas en una placa de Petri aprendieron a jugar Pong.
En un artículo publicado el 27 de febrero en la revista Fronteras científicasel equipo describe cómo las computadoras biológicas podrían superar a las computadoras electrónicas actuales para algunas aplicaciones mientras usan una pequeña fracción de la electricidad requerida por las computadoras y las granjas de servidores de hoy.
La inteligencia organoide (OI) es un campo científico emergente destinado a crear biocomputadoras donde los organoides cerebrales desarrollados en el laboratorio sirven como “material biológico”. En su artículo, publicado en Frontiers in Science, Smirnova y otros describen la estrategia multidisciplinar necesaria para perseguir esta visión: desde tecnologías de interfaz cerebro-ordenador y organoides de última generación hasta novedosos algoritmos de aprendizaje automático y macrodatos.
Comienzan creando pequeños grupos de 50.000 células cerebrales de células madre conocidas como organoides. Es aproximadamente un tercio del tamaño del cerebro de una mosca de la fruta. Están apuntando a 10 millones de neuronas, lo que correspondería aproximadamente a la cantidad de neuronas en el cerebro de una tortuga. En comparación, el cerebro humano promedio tiene más de 80 mil millones de neuronas.
El artículo destaca cómo el cerebro humano continúa superando masivamente a las máquinas para tareas particulares. Los humanos, por ejemplo, pueden aprender a distinguir entre dos tipos de objetos (como un perro y un gato) usando solo unas pocas muestras, mientras que los algoritmos de IA necesitan miles. Y si bien la IA venció al campeón mundial de Go en 2016, entrenó con datos de 160.000 juegos, el equivalente a jugar cinco horas al día, durante más de 175 años.
Organoide cerebral. Crédito: Universidad Johns Hopkins
Los cerebros también son más eficientes energéticamente. Se cree que nuestros cerebros pueden almacenar el equivalente a más de un millón de veces la capacidad de una computadora doméstica promedio (2,5 petabytes), utilizando el equivalente a unos pocos vatios de energía. Las granjas de datos de EE. UU., por el contrario, utilizan más de 15.000 megavatios al año, gran parte de ellos generados por docenas de centrales eléctricas de carbón.
En el artículo, los autores describen su plan para la “inteligencia organoide” u OI, con organoides cerebrales cultivados en cultivo celular. Aunque los organoides cerebrales no son “mini-cerebros”, comparten aspectos clave de la función y estructura del cerebro. Los organoides deberían expandirse en gran medida de aproximadamente 50,000 células actualmente. “Para OI, necesitaríamos aumentar ese número a 10 millones”, dice el autor principal, el profesor Thomas Hartung de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore.
Dr. Brett Kagan. Crédito: Laboratorios corticales
Brett y sus colegas de Cortical Labs ya han demostrado que las biocomputadoras basadas en células cerebrales humanas son posibles. Un artículo reciente en Neurona mostró que un cultivo plano de células cerebrales podría aprender a jugar el videojuego Pong.
“Hemos demostrado que podemos interactuar con las neuronas biológicas vivas de una manera que hace que cambien su actividad, lo que lleva a algo parecido a la inteligencia”, dice Kagan sobre DishBrain, un juego de Pong relativamente simple. . “Trabajando con el increíble equipo de personas que el profesor Hartung y sus colegas han reunido para esta colaboración de inteligencia de organoides, Cortical Labs ahora está tratando de replicar este trabajo con organoides cerebrales”.
“Yo diría que reproducir [Cortical Labs’] experimentar con organoides ya cumple con la definición básica de OI”, dice Thomas.
“De ahora en adelante, se trata solo de construir la comunidad, las herramientas y las tecnologías para aprovechar todo el potencial de OI”, dijo.
“Esta nueva área de la bioinformática promete avances sin precedentes en la velocidad informática, la potencia de procesamiento, la eficiencia de datos y las capacidades de almacenamiento, todo con menores requisitos de energía”, dice Brett. “El aspecto particularmente emocionante de esta colaboración es el espíritu abierto y colaborativo en el que se ha formado. Reunir a estos diversos expertos no solo es vital para maximizar el éxito, sino que proporciona un punto de contacto esencial para la colaboración de la industria. »
Y la tecnología también podría permitir a los científicos estudiar mejor los organoides cerebrales personalizados desarrollados a partir de la piel o pequeñas muestras de sangre de pacientes con trastornos neuronales, como[{” attribute=””>Alzheimer’s disease, and run tests to investigate how genetic factors, medicines, and toxins influence these conditions.
For more on this research, see Revolutionary Biocomputers Powered by Human Brain Cells.
Reference: “Organoid intelligence (OI): the new frontier in biocomputing and intelligence-in-a-dish” by Lena Smirnova, Brian S. Caffo, David H. Gracias, Qi Huang, Itzy E. Morales Pantoja, Bohao Tang, Donald J. Zack, Cynthia A. Berlinicke, J. Lomax Boyd, Timothy D. Harris, Erik C. Johnson, Brett J. Kagan, Jeffrey Kahn, Alysson R. Muotri, Barton L. Paulhamus, Jens C. Schwamborn, Jesse Plotkin, Alexander S. Szalay, Joshua T. Vogelstein, Paul F. Worley and Thomas Hartung, 27 February 2023, Frontiers in Science.
DOI: 10.3389/fsci.2023.1017235
