Viața modernă este modelată de interacțiunea oamenilor cu obiectele care funcționează cu cipuri. Această piesă milimetrică, compusă din semiconductori de siliciu, este prezentă în telefonul mobil, cuptorul cu microunde, cardul de credit sau abonamentul de transport. Utilizarea mare de energie și apă pentru fabricarea siliciului, pe lângă cerința tot mai mare de a-i crește viteza și performanța, a condus cercetătorii într-o cursă pentru a găsi alternative. Astfel, în ultimii ani au apărut tranzistori sau semiconductori realizați cu nanotuburi de carbon sau grafen, dar pariul cel mai riscant a fost prezentat în martie: neuroni umani.

Celulele cerebrale cultivate în laborator stau la baza funcționării CL1, anunțat ca primul computer biologic comercial, și care promite să deslușească procesarea informațiilor în creier. CL1 a fost proiectat pentru dezvoltarea de medicamente prin studierea reacției neuronilor la anumiți compuși. De asemenea, va ajuta oamenii de știință și laboratoarele medicale să înțeleagă modul în care neuronii procesează informațiile și cum funcționează învățarea în timp real, pe lângă mecanismele care declanșează unele boli neurodegenerative și cognitive.

Ne gândim că, dacă trăim un impuls pentru ca computerele să aibă inteligență artificială, atunci ar trebui să existe cu adevărat un interes pentru a înțelege cum apare inteligența, care este de origine biologică. Pentru că singura inteligență generalizată pe care o cunoaștem este cea a oamenilor și a animalelor”, spune prin apel video Hon Weng Chong, fondator și director al companiei australiene Cortical Labs, compania din spatele noului aparat.

Jumătate organică, jumătate mașină

În prezent, există deja centre de cercetare care dezvoltă neuroni în afara unui organism viu, în general provenind din celule stem sau de la animale. Scopurile sunt de obicei biomedicale sau de cercetare neuroștiințifică. Cu toate acestea, Cortical Labs a făcut un pas mai departe plasând aceste celule într-un sistem în care primesc informații de la un program — un hardware —, le procesează și produc un rezultat care interacționează cu un mediu extern.

Când sunt cultivați neuroni, în mod normal nu primesc date, sunt pur și simplu dispuși într-o farfurie, emițând și colectând propria lor activitate electrică. Dar asta nu seamănă cu ceea ce se întâmplă cu adevărat în mod natural în interiorul unei ființe vii, așa că am creat un sistem care permite construirea de simulări pe care neuronii le pot procesa”, explică Chong.

Pentru a menține viu acest organism hibrid, CL1 are o structură internă care reglează fluxul de gaze, pompe și temperatură. Dispozitivul are un design futurist, cu o formă dreptunghiulară și o greutate de aproape șase kilograme. Măsoară puțin peste 50 de centimetri lungime și 15 lățime. Partea superioară este transparentă, ceea ce permite vizualizarea cablurilor și a tuburilor minuscule care fac posibilă funcționarea computerului. În partea frontală, un ecran tactil oferă informații despre starea sistemului, cum ar fi temperatura.

CL1, considerat primul computer biologic, într-o imagine oferită de compania australiană Cortical Labs. Cortical Labs

Celulele sunt alimentate cu o soluție bogată în nutrienți care ajunge la ele prin unități de filtrare. Mai exact, două cartușe de filtrare cu o membrană care permite separarea fluidului curat de deșeuri. Având în vedere că unele proteine rămân prinse în membrană, este necesară o întreținere la fiecare șase luni pentru a evita moartea neuronilor.

Încercăm să imităm ceea ce face corpul: să le menținem bine hrănite, să eliminăm deșeurile și să le păstrăm la temperatura potrivită. Nu trebuie să fie nici prea cald, nici prea rece; în jur de 37 de grade Celsius, care este temperatura corpului. Trebuie, de asemenea, să menținem nivelurile corecte de pH, astfel încât să nu fie nici prea acid, nici prea alcalin”, subliniază Chong.

În ceea ce privește partea operațională, CL1 operează cu un sistem de inteligență biologică numit biOS, care permite utilizatorilor să execute cod prin neuroni și să efectueze sarcini informatice. Conexiunea dintre partea organică și cea tehnologică se realizează printr-un microprocesor care acționează ca interfață, primind și trimițând impulsuri electrice către celulele nervoase.

Preț de 35.000 de euro

Prețul CL1 este de 35.000 de euro, dar nu este proiectat pentru utilizatorul obișnuit. În ciuda faptului că are un sistem deschis cu porturi USB care îi permit să se conecteze la alte dispozitive, utilizarea sa este destinată cercetătorilor și oamenilor de știință.

Dispozitivul are nevoie de un laborator care să ofere celulelor ceea ce este necesar pentru a crește sănătoase. Vrem să ne asigurăm că persoanele care îl achiziționează au capacitatea de a cultiva singuri celulele și știu cum să-l folosească. Deocamdată, primim comenzi și evaluăm clienții”, precizează neurocercetătorul.

Deși atenția mediatică în timpul lansării CL1 s-a concentrat pe potențialul său medical și farmaceutic, Chong asigură că adevăratul său obiectiv este de a deschide calea către o nouă formă de calcul, mai rapidă, cu mai puține date și, mai ales, cu un consum mai mic de energie.

Se estimează că o unitate de procesare grafică (GPU) utilizată în centrele de date convenționale care suportă sarcini de lucru de IA de ultimă generație poate consuma mai mult de 3,7 milioane de wați pe an. În schimb, CL1 folosește între 850 și 1.000 de wați. În prezent, telefoanele mobile, computerele, centrele de date și alte activități digitale reprezintă 7% din consumul total de electricitate.

Neuronul este autoprogramabil, infinit de flexibil și rezultatul a 4.000 de milioane de ani de evoluție”, susține Chong. De asemenea, el subliniază că va permite realizarea de studii fără a recurge la teste pe animale.

Cu toate acestea, Cortical Labs a folosit neuroni de șoarece într-un proiect anterior, în care un prototip compus din 800.000 de neuroni umani și animali a fost antrenat să joace jocul video Pong. Acest experiment a marcat o nouă fază în cercetarea companiei, care de patru ani încearcă să înțeleagă cum învață neuronii, ce tip de informații trebuie să primească și cum trebuie codificată acea informație.

Biologia ca nouă formă de calcul

Experimentul cu Pong a permis inferarea diverselor caracteristici despre aceste celule. Descoperirile au fost publicate în 2023 în revista Nature Communications, unde a fost explorat conceptul de criticitate neuronală. Această teorie sugerează că creierul operează într-un punct critic, la granița dintre ordine și haos, pentru a optimiza procesarea informațiilor, memoria și adaptabilitatea.

Ideea promite să revoluționeze nu numai neurocomputarea, ci și calculul biologic în general. Acesta din urmă este înțeles ca o ramură a informaticii care studiază, pe de o parte, utilizarea sistemelor biologice pentru a procesa și stoca informații și, pe de altă parte, modul în care dezvoltatorii de software se pot inspira din mecanismele de evoluție biologică pentru a crea noi algoritmi care să permită rezolvarea problemelor complexe.

Cercetătorii și dezvoltatorii vor putea manipula neuronii în CL1 de la distanță începând cu luna iulie, datorită Cortical Cloud. Această platformă în cloud, care are deja peste 1.000 de abonați, va permite executarea de experimente și cod în sistemul biOS.

Vrem să oferim aceste informații în mod deschis comunității de cercetare, astfel încât să le poată integra și în proiectele lor”, conchide Chong.

Tendințe este un proiect al Джерело новини, cu care ziarul aspiră să deschidă o conversație permanentă despre marile provocări ale viitorului cu care se confruntă societatea noastră. Inițiativa este sponsorizată de Abertis, Enagás, EY, GroupM, Iberdrola, Iberia, Mapfre, Organizația Statelor Ibero-Americane (OEI), Redeia și Santander și partenerul strategic Oliver Wyman.

Te poți înscrie aici pentru a primi newsletter-ul săptămânal Джерело новини Tendințe, în fiecare marți, de la jurnalistul Javier Sampedro.