Puede ser difícil de imaginar, pero una empresa suiza ha inventado una computadora hecha de células cerebrales humanas vivas, que utiliza neuronas cerebrales humanas para enviar, recibir señales y procesar datos. Estos órganos similares al cerebro pueden sobrevivir durante 100 días y consumir energía 1 millón de veces menos que los procesadores tradicionales, lo que podría resolver la crisis energética provocada por la explosión de los modelos de lenguaje de inteligencia artificial. Parece que las redes neuronales artificiales todavía no son tan eficientes como las redes neuronales biológicas.

En los últimos años, con el rápido desarrollo de la tecnología de inteligencia artificial (IA), los científicos han intentado imitar el cerebro humano mediante la construcción de redes neuronales artificiales para mejorar las capacidades informáticas. Sin embargo, a medida que las redes neuronales artificiales se vuelven cada vez más complejas, la energía que necesitan también crece. Se estima que para 2030 consumirán el 3.5% de la electricidad mundial. Huang Renxun, el fundador de NVIDIA, incluso sugirió que la IA necesitará la energía equivalente a quemar 14 Tierras.

Los científicos han estado buscando formas de reducir el consumo de energía de la IA y descubrieron que nuestros cerebros ya tienen una solución preparada: utilizar células cerebrales humanas reales para construir redes neuronales artificiales. Después de todo, entrenar modelos de lenguaje como GPT-3 requiere 10 gigavatios-hora de energía, mientras que el cerebro humano sólo necesita 0.3 kilovatios-hora por día para alimentar 86 mil millones de neuronas que trabajan las 24 horas.

Inspirada por esto, una nueva empresa suiza llamada FinalSpark utilizó células cerebrales vivas como una matriz informática, conectándolas a computadoras y creando un nuevo método que combina biología y tecnología informática: la plataforma informática biológica Neuroplatform system. Este sistema utiliza mucha menos energía que las computadoras tradicionales basadas en bits.

La plataforma informática biológica de FinalSpark conecta 16 grupos de células cerebrales humanas cultivadas en laboratorio, conocidos como organoides, cada uno alojado en una matriz e interconectado con sistemas externos a través de ocho electrodos. Un sistema de microfluidos suministra a estos organoides agua y nutrientes para mantener sus funciones biológicas. Este enfoque, conocido como computación húmeda, aprovecha las capacidades de los organoides cultivados en laboratorio, una tecnología que ha surgido en los últimos años y que permite a los científicos estudiar réplicas en miniatura de órganos individuales.

En pocas palabras, las células neuronales se colocan en placas de cultivo y se cultivan utilizando un medio de crecimiento neuronal, creciendo hasta convertirse en bolas cerebrales (organoides frontales, FO) con un diámetro de 2.5 milímetros. Luego se colocan en una matriz de electrodos múltiples (MEA) compuesta por ocho electrodos, que están conectados a un sistema de pruebas electrofisiológicas accesible de forma remota. Las interacciones y los controles se gestionan a través de una interfaz de usuario personalizada o scripts de Python.

¿Pero cómo se calcula? La clave está en los ocho electrodos debajo de cada bola cerebral. Los científicos inducen la actividad neuronal dentro de los organoides aplicando estímulos eléctricos de intensidad y frecuencia variables, recompensándolos con dopamina y luego registrando las señales eléctricas de las neuronas. Estas señales se transmiten a computadoras para su análisis y procesamiento, de manera similar al procesamiento de datos en redes neuronales artificiales.

La plataforma informática biológica de FinalSpark presenta cuatro conjuntos de electrodos múltiples conectados a 16 organoides cerebrales. Debido a la vida útil limitada de estos organoides, que pueden durar hasta 100 días en condiciones óptimas, los científicos han cultivado y reemplazado más de 1,000 organoides cerebrales en los últimos tres años, recopilando más de 18 TB de datos.

Por supuesto, FinalSpark no es el primer equipo que intenta conectar sondas a sistemas biológicos. En 2023, investigadores de Estados Unidos desarrollaron un bioprocesador que conecta el hardware de la computadora con organoides cerebrales y le enseñó a reconocer patrones del habla.

Actualmente, la plataforma informática biológica de FinalSpark se utiliza principalmente con fines de investigación y está disponible de forma gratuita para grupos académicos externos. Cuatro proyectos ya han logrado resultados significativos utilizando la plataforma. Sin embargo, FinalSpark planea ampliar las capacidades de la plataforma para manejar una gama más amplia de protocolos experimentales de computación con software húmedo, como pruebas mediante la inyección de moléculas y medicamentos en organoides. Esto implica que las aplicaciones potenciales de esta tecnología se extienden más allá de los métodos informáticos más eficientes energéticamente y también podrían hacer avanzar la investigación de organoides.

Las biocomputadoras fabricadas a partir de tejido cerebral humano exhiben ciertas superioridades inherentes al diseño natural, particularmente en términos de eficiencia energética. Esta investigación no sólo desafía nuestra comprensión tradicional de la informática y la inteligencia artificial, sino que también abre nuevas posibilidades para la integración de la biología y la tecnología. A pesar de las consideraciones éticas (el estudio utiliza líneas celulares establecidas disponibles comercialmente, por lo que no se requiere aprobación ética), las ventajas potenciales de esta tecnología bioinformática en eficiencia energética y capacidad computacional son innegables. Investigaciones futuras revelarán más aplicaciones de esta tecnología, que podría desempeñar un papel importante a la hora de abordar la crisis energética mundial.

Siento que este tipo de computadora puede ser más compleja de lo que parece. Potencialmente, podría permitir una integración más estrecha, si no perfecta, entre el cerebro humano y las computadoras, creando un nuevo tipo de humanos biohíbridos avanzados, dejando muy atrás a los humanos no modificados. ¿Ha llegado la evolución humana a una encrucijada crítica? Se desconoce lo que depara el futuro, y es posible que quienes lo saben ya no sean considerados humanos.

Esta investigación fue publicada el 2 de mayo en la revista Frontiers in Artificial Intelligence.