Un grup de celule cerebrale crescute într-un laborator și conectate la un computer, așa-numitul „brain-on-a-chip”, este capabil de recunoașterea rudimentare și rezolvarea unor probleme de matematică. Acest studiu este un pas major înainte în demonstrarea modului în care o rețea neuronală computațională inspirată de creier poate duce la progrese majore în capacitățile inteligenței artificiale (AI), spune Feng Guo, un bioinginer în cadrul Departamentului de Inginerie a Sistemelor Inteligente, de la Universitatea Bloomington, din Indiana.
Guo și echipa sa au crescut grupuri de celule stem specializate, care s-au dezvoltat în celule nervoase sau neuroni, scrie TechXplore. Creierul are în mod normal 86 de miliarde de celule nervoase, fiecare dintre acestea fiind conectată la aproximativ 10.000 de alți neuroni.
Mingea de celule nervoase, cunoscută și ca organoid, a fost creată în laboratorul lui Gu și are o lățime mai mică de un nanometru. O serie de electrozi este conectată la o placă de bază, unde algoritmii de învățare automată decodifică răspunsurile organoizilor.
După o scurtă sesiune experimentală, acest dispozitiv organo-mecanic a reușit să distingă vocile a opt persoane, în funcție de modul în care acestea au pronunțat vocalele. Precizia sistemului a fost de 78 la sută. De asemenea, dispozitivul a reușit să redea cu succes harta lui Henon, o construcție matematică în domeniul dinamicii haosului, cu o precizie mai mare decât o rețea artificială.
„Aceasta este prima demonstrație a utilizării unui organoid cerebral pentru calcul. Este interesant să vedem posibilitățile viitoare ale organoidelor în biocomputing”, a declarat Feng Guo.
Un avantaj cheie al biocalculării este eficiența energetică. În prezent, rețelele neuronale artificiale folosesc câteva milioane de wați de putere pe zi. Creierul uman, pe de altă parte, folosește aproximativ 20 de wați de energie pe zi. Sistemul conceput este „o punte între Inteligenţa Artificială și organoizi”, mai afirmă Guo. „Organoizii sunt ca mini-creierele. Am vrut să vedem dacă putem folosi o rețea neuronală biologică într-un organoid cerebral, pentru calcul. Aceasta este o dovadă a conceptului că este posibil”, spune cercetătorul.
În viitor, se prevede că sistemele de biocalculare ar putea studia boli neurologice precum Alzheimer. Potențialul de a accesa activitatea celulară deschide, de asemenea, ușa către decodificarea undelor cerebrale în timpul somnului și, foarte probabil, înregistrarea viselor, mai afirmă oamenii de ştiinţă.
Cu toate acestea, există multe provocări, dar şi probleme legate de etică. „Pe măsură ce gradul de sofisticare al acestor organoizi crește, va deveni esențial pentru comunitate să examineze diferitele probleme neuroetice implicate în sistemele de biocalculare cu țesut neural uman.
Ar putea dura zeci de ani pentru a construi sisteme mari de biocalculare, dar această cercetare oferă o perspectivă asupra mecanismelor de învățare, dezvoltării neuronale și implicațiilor cognitive. Avem un drum lung de parcurs”, concluzionează coordonatorul studiului.