Como Cortana: un grupo de investigadores está trabajando en Inteligencias Artificiales que funcionan con células cerebrales humanas

Las Inteligencias Artificiales están actualmente en todos lados, algunas más conocidas como ChatGPT, Bard, Bing IA o LLaMA, aunque también hay otras como YouChat o MusicLM.

A pesar de las distintas aplicaciones de las IAs, desde escribiendo artículos, funcionando en buscadores o hasta generando música, un grupo de investigadores ya está trabajando en desarrollar una nueva forma de computación aprovechando los cerebros humanos, que podría ser igual de eficiente y potente, las biocomputadoras.

De acuerdo con un nuevo artículo publicado en la revista Frontiers in Science, los investigadores de la Universidad de John Hopkins están estudiando cómo las tecnologías cerebro-máquina son la nueva frontera en la biocomputación.

Para esto los investigadores parten de que los cerebros humanos son más lentos que las máquinas para el procesamiento de información simple, como la aritmética, pero las superan en el procesamiento de información compleja, ya que los cerebros se manejan mejor con pocos datos o si estos son inciertos.

Además, los cerebros pueden realizar procesamiento tanto secuencial como paralelo (las computadoras solo el primero), y superan a los equipos en la toma de decisiones sobre conjuntos de datos grandes, altamente heterogéneos e incompletos, así como otras formas de procesamiento y cada cerebro tiene una capacidad de almacenamiento estimada de 2,500 TB, según sus 86 a 100 mil millones de neuronas que tienen más de 10 conexiones.

Adiós Inteligencias Artificiales, hola Inteligencia Organoide

En su publicación, los investigadores se centran en explicar cómo aprovechar la Inteligencia Organoide (OI), un campo emergente en el que se desarrolla computación biológica a partir de cultivos 3D de células cerebrales humanas (conocidos como organoides cerebrales) y tecnologías de interfaz cerebro-máquina.

Estos organoides tienen características parecidas a la estructura y función del cerebro, con un papel clave en las funciones cognitivas como el aprendizaje y la memoria, por lo que pueden servir como "hardware biológico" y que pueden ser, eventualmente, más eficientes que las computadoras actuales que ejecutan los programas de IA.

La biocomputación, dice Thomas Hartung, uno de los investigadores que encabeza el estudio, es un "enorme esfuerzo para compactar el poder computacional y aumentar su eficiencia para superar los límites tecnológicos actuales", pues a pesar de que la computación y la inteligencia artificial están impulsando la revolución tecnológica, se está llegando a un techo.

Las ventajas del uso de organoides

Durante más de 20 años, dice el investigador, se han utilizando pequeños organoides cultivados en laboratorio que se asemejan a órganos completamente desarrollados, para experimentar con riñones, pulmones y otras partes del cuerpo sin recurrir a pruebas en humanos o animales.

Más recientemente, el propio Hartgung y sus colegas han estado trabajando con los organoides cerebrales, que prometen mantener las funciones como aprender y recordar, abriendo la investigación sobre cómo funciona nuestro cerebro, ya que se puede manipular el sistema, haciendo cosas que "éticamente no se pueden realizar en cerebros humanos".

El trabajo para desarrollar y ensamblar las células cerebrales en organoides funcionales comenzó para Hartung en 2012, usando células de muestras de piel humana reprogramadas en un estado parecido al de una célula madre embrionaria, donde cada organoide contenía unas 50,000 células, aproximadamente el tamaño del sistema nervioso de una mosca de la fruta.

Entre las ventajas de este hardware biológico, dice Hartung, está el que podrían ayudar a aliviar las demandas de consumo de energía en la computación, cada vez más altas, pues a pesar de que las computadoras procesan los cálculos más rápido, los cerebros humanos son más inteligentes en las decisiones complejas como distinguir a un perro de un gato.

El investigador incluso compara la supercomputadora Frontier, que superó recientemente la capacidad computacional de un solo cerebro humano, pero a costa de un millón de veces más energía.

El potencial del uso de esta tecnología

Para Hartung aún faltan décadas antes de que una inteligencia organoide pueda impulsar un sistema tan inteligente como el de un ratón, pero al aumentar la producción de estos y entrenarlos, se aumenta la posibilidad de que las biocomputadoras tengan mayor velocidad, potencia, eficiencia de datos y capacidades de almacenamiento superiores.

Además de esta aplicación, Lena Smirnova, una investigadora asistente en la Universidad, detalla que también la inteligencia organoide tiene otros usos, como el revolucionar la investigación de pruebas de drogas y trastornos de neurodesarrollo y neurodegeneración, para por ejemplo, comparar organoides cerebrales de donantes "típicamente desarrollados", contra los hechos a partir de muestras de donantes con autismo.

Esto permitiría entender los cambios en las redes neuronales sin tener que usar animales o acceder directamente a los pacientes para comprender los mecanismos, problemas y deficiencias de este tipo de cognición.