Un equipo de científicos han presentado una “computadora híbrida” hecha de electrónica y tejidos similares al cerebro humano llamada “Brainoware”. Es parte de un campo en crecimiento llamado computación biológica.

La nueva tecnología presenta un “organoide” cerebral hecho de células madre humanas que se ubica sobre una placa de circuito que alimenta la información del organoide y lee sus respuestas.

Este híbrido biológico-electrónico fue capaz de identificar personas por voz y hacer predicciones sobre un problema matemático complejo.

Un paso significativo hacia las computadoras híbridas

Los investigadores afirman que el descubrimiento representa un paso significativo hacia las computadoras híbridas, que fusionan hombre y máquina para realizar problemas informáticos complejos utilizando una fracción de la energía que necesitan las computadoras convencionales.

Un organoide del cerebro humano se asienta sobre una matriz de microelectrodos, que alimenta la pequeña masa de información del tejido y registra sus respuestas.

También puede respaldar la inteligencia artificial al hacer posible que las computadoras imiten el cerebro humano, dijeron los científicos detrás de Brainoware.

El cerebro humano es una computadora natural, evolucionada durante millones de años. E incluso cuando los ordenadores electrónicos se vuelven más sofisticados y potentes, el cerebro sigue eclipsando su eficiencia en lo que respecta a los requisitos de energía, escribió el equipo detrás de Brainoware: “Un cerebro humano normalmente gasta unos 20 vatios, mientras que el hardware de IA actual consume unos 8 millones de vatios para impulsar una [red neuronal artificial] comparativa“.

Está compuesto de células madre

En la nueva computadora Brainoware, un “organoide” cerebral hecho de células madre humanas se encontraba encima de una placa de circuito que alimentaba la información del organoide y leía sus respuestas.

Brainoware es un ejemplo de lo que los científicos informáticos llaman “computación de reservorio” o “reservoir computing”, donde una computadora introduce información en una red compleja (en este caso, el organoide cerebral) e interpreta la salida.

La idea detrás de la computación de reservorio es que las computadoras que alimentan información al tejido cerebral y leen la salida pueden entrenarse o ajustarse, aprovechando la complejidad del organoide sin requerir un mapa completo o comprensión de sus redes celulares.

En otras palabras, el organoide es una especie de “caja negra” y los científicos no necesitan saber exactamente cómo funciona para poder utilizarlo.

El organoide no forma parte del cerebro de una persona viva, sino que se cultiva a partir de las llamadas células madre pluripotentes, células que pueden ser inducidas a formar cualquier tipo de tejido corporal.

Científicos de la Indiana University Bloomington, la University of Florida, y la Cincinnati Children’s Hospital Medical Center utilizaron células madre pluripotentes para cultivar organoides corticales humanos.

La configuración de la computadora Brainoware (izquierda) consiste en un organoide cortical colocado encima de una matriz de microelectrodos. Los organoides utilizados en Brainoware contienen múltiples tipos de células cerebrales, incluidas neuronas maduras y astrocitos (arriba a la derecha), y neuronas en etapa temprana y células progenitoras neurales (abajo a la derecha).

Los organoides tenían varios tipos de células cerebrales humanas

Después de aproximadamente un mes de crecimiento, los organoides contenían varios tipos de células cerebrales humanas, incluidas neuronas, células progenitoras neurales que crecen hasta convertirse en varias células cerebrales y células inmunes llamadas astrocitos.

Estos organoides imitan aspectos muy básicos de la corteza cerebral humana, la superficie del cerebro que realiza funciones esenciales como el aprendizaje, el razonamiento y la resolución de problemas.

En un experimento de reconocimiento de voz, se pidió al Brainoware que reconociera diferentes voces de hombres japoneses a partir de una colección de 240 clips de audio.

En las primeras pruebas, sólo alcanzó una precisión del 51 por ciento.

Pero después de un par de días de entrenamiento, su rendimiento mejoró hasta alcanzar una precisión del 78 por ciento.

Los organoides no pueden “pensar” y no poseen conciencia en la forma en que la conocemos, pero sí tienen la capacidad natural de formar nuevas conexiones.

Una parte importante de lo que hace que la nueva computadora sea poderosa es la capacidad del cerebro humano para reorganizarse.

En circunstancias normales, el cerebro humano formará nuevas conexiones en respuesta a nuevas experiencias, formando recuerdos y aprendiendo habilidades, que se almacenan en las conexiones entre neuronas.

Y eso parece ser lo que está pasando con Brainoware.

Después de tres meses de crecimiento, los organoides cerebrales contenían células progenitoras neurales que pueden convertirse en neuronas, así como en neuronas maduras.

Brainoware resolvió otra prueba de forma exitosa

En otra prueba de su capacidad para resolver problemas, los científicos encargaron a Brainoware la tarea de predecir un mapa de Hénon, un tipo caótico de ecuación matemática no lineal.

Al igual que en el ejercicio de reconocimiento de voz, el sistema mejoró su precisión después de varios sistemas de entrenamiento.

Cuando los científicos bloquearon la plasticidad neuronal (la capacidad de los organoides para formar nuevas conexiones) no se produjo tal mejora.

Los investigadores escribieron:

“Los resultados indicaron que la actividad de aprendizaje de Brainoware dependía de la plasticidad neuronal”.

Los hallazgos de la investigación han sido publicados en la revista Nature Electronics.

Fuente: scialert

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