Crean el primer ordenador viviente con neuronas vivas de ratón
El primer ordenador viviente ya existe: funciona con
neuronas de ratón vivas, incorporadas a la computación, que procesan
información mejor que los chips electrónicos más sofisticados. Aprenden como
los cerebros biológicos y generarán en el futuro robots pensantes.
El ratón común, que pesa sólo 40 gramos, cuenta con
71 millones de neuronas almacenadas en un cerebro que pesa apenas 0,4 gramos:
suficiente para dominar el pensamiento complejo y representar la información
abstracta a nivel neuronal, según se descubrió recientemente.
Tal vez en el futuro este minúsculo cerebro
privilegiado llegue aún más lejos: un grupo de científicos de la Universidad de
Illinois en Urbana-Champaign, en Estados Unidos, ha extraído 80.000 neuronas
del cerebro de un ratón y construido con ellas lo que podríamos denominar el
primer ordenador viviente.
Se trata de un ordenador muy simple, ya que solo
puede reconocer patrones de luz y electricidad, pero que dispone de un
componente completamente nuevo: el procesamiento de esa información de los
patrones de luz y electricidad no lo realiza un chip informático, sino
directamente una neurona o célula nerviosa extraída del privilegiado cerebro de
un ratón.
Los resultados de esta investigación, dirigida por
Andrew Dou, fueron presentados este mes en la reunión anual de la American
Physical Society celebrada en Las Vegas, Nevada, según informa la revista
NewScientist.
Neuronas y chips informáticos (circuitos
electrónicos miniaturizados) funcionan básicamente de la misma forma, es decir,
ambos procesan información.
Sobre esta premisa se ha desarrollado una forma de
computación, llamada neuromórfica, que imita el funcionamiento de las neuronas:
pretende una eficiencia equivalente a la de un cerebro biológico con un consumo
de energía más reducido.
La computación neuromórfica está todavía en un
incipiente estado de investigación, con modestos intentos de construir
arquitecturas informáticas modeladas según los patrones de un cerebro biológico.
Esta computación se propone mejorar la eficiencia de
las redes neuronales artificiales sobre las que se construye la Inteligencia
Artificial (IA), pero podría estar a las puertas de un salto cualitativo si la
propuesta de Dou fuera técnicamente posible. Es la caja de los truenos que ha
abierto la nueva investigación.
Los algoritmos de IA inspirados en el cerebro se
ejecutan en ordenadores convencionales, pero lo que propone la nueva
investigación, que es donde radica su originalidad, es utilizar neuronas vivas
reales como parte esencial de la configuración de un ordenador de nuevo cuño que
imita al cerebro biológico.
Lo primero que ha hecho este equipo de científicos
es cultivar alrededor de 80.000 neuronas extraídas del cerebro de un ratón en
una placa de laboratorio, con la ayuda de una red de electrodos que envía señales
eléctricas para estimular el cultivo de tejidos.
Esta técnica de cultivo de tejidos, considerada
durante mucho tiempo como una mezcla de ciencia y arte, ha conseguido en el
pasado neuronas con las que se han fabricado organoides, una especie de minúsculos
cerebros en conserva que han sido utilizados tanto para investigaciones médicas
como para el estudio de la inteligencia.
Lo más brillante de la nueva investigación es que ha
vinculado esas neuronas vivas a un cable de fibra óptica (que transmite información
mediante fotones o partículas de luz), así como a la red de electrodos que
contribuyeron a su cultivo, para que las células nerviosas pudieran
experimentar, fuera de un cerebro, tanto la luz como la electricidad.
Con todos estos elementos crearon un ordenador
insólito con una arquitectura a la que no estamos acostumbrados: una caja del
tamaño de una mano, que funciona en una incubadora para mantener a las neuronas
vivas y tan operativas como cualquier otro componente de la estructura
informática.
Después de varias sesiones de aprendizaje, los investigadores
consiguieron que las neuronas vivas interpretaran correctamente los patrones de
luz y de electricidad creados en esa caja (una especie de Frankenstein en
miniatura), como si estuvieran dentro de un cerebro biológico, es decir,
procesaron la información tal como lo habrían hecho en su entorno natural.
Esa reacción neuronal, obtenida de los estímulos
proporcionados, tanto por la fibra óptica (que no transmite electricidad) como
por los electrodos del experimento, fue registrada por un chip informático
adicional y se operó el milagro: la computación neuronal auténtica (biológica)
pudo incorporarse operativamente a un procesador mecánico (chip) y, además,
procesar la información en un tiempo récord para la computación ordinaria.
Esta interfaz entre una neurona biológica y un
conjunto de circuitos electrónicos ha funcionado por primera vez con resultados
esperanzadores, si bien se trata de un primer paso en el objetivo a largo plazo
de desarrollar ordenadores y robots vivos con características propias de la
cognición, como el aprendizaje o la atención, obtenidas mediante neuronas vivas
integradas en el proceso computacional.
NewScientist destaca la disrupción que representa
esta propuesta: aunque en el pasado se han usado neuronas vivas para que los
robots procesen información sobre su entorno, siempre se ha necesitado un
ordenador que ejerciera de puente entre el sistema biológico y el robótico. La
nueva investigación consigue esta conexión sin intermediarios, directamente
entre las neuronas y el chip informático.
Este salto amplía el impacto tecnológico que puede
tener la computación neuromórfica, porque las neuronas incorporadas a un robot
podrán procesar eficaz y rápidamente mucha más información del entorno de una
sola vez, e incluso asegurar la cognición si falla alguna pieza más pequeña del
robot.
La robótica que puede desarrollarse a partir de esta
tecnología superará con creces a los robots actuales, pero para ello será
preciso que siga madurando en tamaño y complejidad, algo que todavía llevará
tiempo. Después de esta investigación, sin embargo, la duda que queda no es ya
si los robots pensantes existirán algún día, sino cuándo.
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