Arriben els bioordinadors fets de neurones i circuits: de moment, reconeixen veus

La fusió entre home i màquina és un element recurrent en la ciència-ficció. Des de l’aparició del Nyctalope, l’home-màquina dels pulps de Jean de La Hire a principis del segle XX, gairebé mig segle abans que s’inventés la paraula cíborg, fins a herois cinematogràfics més moderns i coneguts per tothom com el superpolicia Robocop. La ciència s’alimenta moltes vegades de la imaginació dels artistes i, actualment, la biorobòtica és una disciplina científica que, precisament, intenta trobar la manera de barrejar components biològics i mecànics per dissenyar màquines que puguin fer noves tasques.

El Brainoware, recentment presentat en societat, és l’últim descobriment de la biorobòtica: la suma d’un organoide fet de cèl·lules humanes i una sèrie de circuits electrònics que funcionen de manera coordinada per, de moment, realitzar tasques senzilles.

Dels ordinadors quàntics als bioordinadors

La cursa per construir ordinadors més potents ha portat a la invenció de la computació quàntica, que aprofita les peculiaritats de la mecànica quàntica per fer operacions milions de vegades més ràpid que les màquines que utilitzem actualment. Però fins i tot això serà insuficient per reproduir l’enrevessada estructura del cervell humà, que, ara per ara, és l’única entitat que sabem que pot pensar i ser conscient d’existir. Si volem construir màquines intel·lectualment autònomes (o, si més no, alguna cosa que s’hi acosti), pot ser que hàgim de recórrer a la mateixa biologia.

Amb aquest objectiu d’expandir les capacitats físiques d’una computadora, ha nascut la idea del bioordinador, que seria una màquina amb una part feta de cèl·lules vives. Un bioordinador podria, en principi, aprofitar les capacitats de treball d’un xip de silici i la complexitat de les xarxes neuronals del nostre cervell per processar informació d’una manera que, de moment, només sabem fer els humans.

Els bioordinadors són encara un concepte teòric, però l’equip dirigit pel doctor Feng Guo, de la Universitat d'Indiana Bloomington, ha publicat un article a la revista Nature Electronics on descriuen el Brainoware, un hardware de base biològica que pot fer tasques bàsiques amb l’ajut de la intel·ligència artificial, i que es pot considerar un bioordinador rudimentari.

Organoides i circuits

Els investigadors van començar creant al laboratori organoides de neurones. Els organoides, o miniòrgans, són estructures tridimensionals microscòpiques fetes amb cèl·lules mare, que poden sobreviure fora del cos i són capaces de fer alguna de les funcions d’un òrgan. Els organoides cerebrals, creats empenyent aquestes cèl·lules mare a convertir-se en neurones, fa anys que s’estudien. I s’ha vist que poden reproduir algunes de les característiques del cervell.

A continuació, l'equip científic va agafar un d’aquests organoides cerebrals i el va posar en una placa on hi havia milers d’elèctrodes, amb l’objectiu que es connectessin espontàniament a les neurones. Aquests elèctrodes estaven units a un circuit que podia enviar senyals elèctrics a l’organoide. Finalment, uns sensors mesuraven la resposta de les cèl·lules.

La primera prova que es va fer va ser enviar a través del sistema la informació continguda en 240 gravacions de persones parlant. Els sensors van detectar que els organoides generaven un patró d’activitat neuronal diferent en cada cas. Utilitzant algoritmes d’intel·ligència artificial, van aprendre a interpretar aquests patrons i, així, van poder identificar les veus amb un percentatge d’encert del 78%. Dit d’una altra manera, el Brainoware havia demostrat que podia reconèixer veus amb força eficàcia.

De moment, això és una operació simple que els ordinadors convencionals ja poden fer, però demostra que el concepte del biorobot és factible. Ara caldrà trobar la manera d’aconseguir que aquests organoides es puguin integrar en sistemes més grans i realitzar tasques que requereixin més capacitat de processar informació. Això hauria de ser possible construint Brainowares més extensos, tot i que arribar a imitar un cervell humà, amb més de 200.000 milions de cèl·lules i bilions de connexions entre elles, és, ara mateix, un somni inabastable.

Un dels obstacles d’aquests experiments serà mantenir vives les cèl·lules en un entorn de components electrònics. Les neurones necessiten unes condicions específiques de temperatura, humitat i pH per sobreviure i, tot i així, sempre seran més efímeres que un circuit electrònic.

El Brainoware està encara molt lluny del Robocop o qualsevol altre cíborg que hagi sorgit de la creativitat humana, però és un pas més en el camí per fusionar la vida amb les màquines i crear entitats híbrides que no sabem quins límits tindran.

De moment, analitzant com processen els senyals elèctrics podrien servir per estudiar com treballa el cervell i ajudar-nos a entendre què falla en malalties com l’Alzheimer. Però potser aquesta estructura de xarxa neuronal que tenen els permetrà algun dia formar part d’intel·ligències artificials molt més avançades que les que darrerament ens hem acostumat a utilitzar, i que funcionaran d’una manera molt més semblant al cervell humà.