Los científicos informáticos llevan décadas compitiendo por emular el cerebro humano, replicando sus redes neuronales para construir inteligencia artificial (IA) con mayor poder de procesamiento. Pero cuanto más sofisticadas se vuelven esas redes neuronales artificiales, más poderosas se vuelven, y cuanto más dependemos de ellas, más energía consumen. Y a veces el diseño original de la naturaleza es simplemente mejor en algunos aspectos. En la última demostración de la eficiencia de la naturaleza, una nueva empresa suiza acaba de lanzar una “biocomputadora” que se conecta a células cerebrales vivas y pulsantes y, como resultado, según sus creadores, utiliza mucha menos energía que las computadoras tradicionales basadas en bits.
En lugar de simplemente integrar conceptos biológicos en la informática, la plataforma en línea de FinalSpark “aprovecha” grupos esféricos de células cerebrales humanas cultivadas en laboratorio llamadas organoides. Un total de 16 organoides están alojados en cuatro conjuntos que se conectan a ocho electrodos cada uno y a un sistema de microfluidos que suministra agua y nutrientes a las células.
El enfoque, conocido como computación húmeda, en este caso aprovecha las capacidades de los investigadores para cultivar organoides en el laboratorio, una tecnología bastante nueva que permite a los científicos estudiar lo que son esencialmente mini réplicas de órganos individuales. El auge de los organoides como técnica de investigación popular se produce en un momento en que las redes neuronales artificiales, que sustentan grandes modelos de lenguaje como Chat GPT, también se han disparado en uso y poder de procesamiento.
FinalSpark afirma que los llamados bioprocesadores, como el sistema de interfaz cerebro-máquina que están desarrollando, “consumen un millón de veces menos energía que los procesadores digitales tradicionales”.
Si bien no tenemos cifras sobre su sistema específico, su uso de energía o su potencia de procesamiento, el equipo de investigación de FinalSpark dice que entrenar un único modelo de lenguaje grande como GPT-3, un precursor de GPT-4, requirió 10 gigavatios hora o aproximadamente 6.000 veces la energía que utiliza un ciudadano europeo en un año. Mientras tanto, el cerebro humano opera sus 86 mil millones de neuronas utilizando sólo una fracción de esa energía: apenas 0,3 kilovatios hora por día.
Las tendencias tecnológicas también indican que la floreciente industria de la IA consumirá el 3,5% de la electricidad mundial para 2030. La industria de TI en su conjunto ya es responsable de alrededor del 2% de las emisiones globales de CO2.
Claramente, es cada vez más necesario encontrar formas de hacer que la computación sea más eficiente desde el punto de vista energético, y las sinergias entre las redes de células cerebrales y los circuitos informáticos son un paralelo obvio que debemos explorar. FinalSpark no es el primer equipo que intenta conectar sondas a sistemas biológicos, o intenta programar de manera confiable redes neuronales para que realicen funciones específicas de entrada y salida cuando se les ordene. En 2023, investigadores de Estados Unidos construyeron un bioprocesador que conectaba hardware de computadora a organoides cerebrales y el sistema aprendió a reconocer patrones del habla.
“Durante los últimos tres años, la Neuroplataforma se utilizó con más de 1.000 organoides cerebrales, lo que permitió la recopilación de más de 18 terabytes de datos”, escribieron el cofundador de FinalSpark, Fred Jordan, y sus colegas en su artículo publicado, que ha sido revisado por pares como otros estudios científicos.
Si bien el objetivo final puede ser enfoques informáticos nuevos y energéticamente eficientes, por ahora el sistema se está utilizando para permitir a los investigadores realizar largos experimentos con organoides cerebrales, al igual que sus predecesores.
Sin embargo, hay algunas mejoras: el equipo de FinalSpark dice que los investigadores pueden conectarse a su sistema de forma remota, y los minicerebros pueden mantenerse por hasta 100 días, midiendo su actividad eléctrica las 24 horas del día.
“Actualmente, en 2024, el sistema está disponible gratuitamente para fines de investigación y numerosos grupos de investigación han comenzado a utilizarlo para sus experimentos”, escriben Jordan y sus colegas.
“En el futuro, planeamos ampliar las capacidades de nuestra plataforma para gestionar una gama más amplia de protocolos experimentales relevantes para la computación con software húmedo”, como la inyección de moléculas y fármacos en organoides para realizar pruebas, concluye el equipo.
Cualquiera que sea el camino que tome, ya sea ayudando a la informática o a la investigación de organoides, será emocionante ver qué pueden lograr los investigadores.
El estudio ha sido publicado en Frontiers in Artificial Intelligence.
Fuente: Science Alert.
