Crean una computadora con neuronas y un chip que puede hacer cálculos complejos

Un grupo de científicos creó una minicomputadora híbrida, una mezcla de células neuronales ensambladas en un “organoide” y un chip electrónico. La nueva máquina, capaz de realizar cálculos para el reconocimiento de voz y resolver algunos problemas informáticos, fue creada por el grupo de investigación dirigido por Feng Guo en la Universidad de Bloomington, en Indiana, Estados Unidos.

Los hallazgos, publicados en la revista Nature Electronics, demuestran el potencial de estas innovadoras herramientas bioinformáticas que fusionan organoides cerebrales con hardware electrónico. Los avances en Inteligencia Artificial, particularmente aquellos basados en procesos de aprendizaje automático, requieren una enorme potencia informática y, a medida que los sistemas se vuelven más potentes y sofisticados, surge la importancia de mejorar significativamente la eficiencia energética de chips y computadoras.

Precisamente para responder a estas necesidades, "en los últimos años hemos estado intentando desarrollar sistemas informáticos neuromórficos", es decir, "en cierto modo similares al funcionamiento de nuestro cerebro biológico", que pueden presumir de un consumo de energía mucho menor en comparación con sus análogos electrónicos. Un importante paso adelante lo han dado investigadores estadounidenses que han conseguido fusionar un chip electrónico con un cerebro en miniatura obtenido a partir de neuronas humanas.

El resultado es una especie de miniordenador híbrido llamado Brainoware, capaz de procesar datos de forma muy eficiente en términos de consumo de energía y comparable a su análogo tradicional en términos de rendimiento. Actualmente Brainoware se utiliza para operaciones de reconocimiento de voz - en particular de algunos sonidos japoneses, a partir de 240 piezas de audio grabadas por 8 personas diferentes - y se ha puesto a prueba para calcular la evolución de un sistema dinámico.

Un hito importante para el desarrollo futuro no sólo de la bioinformática, sino también para mejorar la comprensión del funcionamiento del cerebro humano. “Pueden pasar décadas antes de que podamos crear sistemas bioinformáticos generales, pero - comentó Lena Smirnova, de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore - esta investigación probablemente generará conocimientos fundamentales sobre los mecanismos de aprendizaje, el desarrollo neuronal y las implicaciones cognitivas de las enfermedades neurodegenerativas”.

En la introducción a su trabajo, los científicos explican que “el hardware informático inspirado en el cerebro tiene como objetivo emular la estructura y los principios de funcionamiento del cerebro y podría utilizarse para abordar las limitaciones actuales de las tecnologías de inteligencia artificial. Los chips de silicio inspirados en el cerebro tienen una capacidad limitada para imitar la función cerebral”.

Por esto, ellos optaron por una vía híbrida: “presentamos un enfoque que utiliza el cálculo adaptativo del reservorio de redes neuronales biológicas en un organoide cerebral. La computación se realiza enviando y recibiendo información del organoide cerebral. Al aplicar estimulación eléctrica se logra una dinámica no lineal y propiedades de memoria, así como un aprendizaje no supervisado a partir de datos de entrenamiento al remodelar la conectividad del organoide. Ilustramos el potencial práctico de esta técnica usándola para el reconocimiento de voz y la predicción de ecuaciones no lineales”.