O futuro da computação inclui a biologia, diz uma equipe internacional de cientistas.
Chegou a hora de criar um novo tipo de computador, dizem pesquisadores da Universidade John Hopkins, juntamente com o Dr. Brett Kagan, cientista-chefe do Cortical Labs em Melbourne, que recentemente liderou o desenvolvimento do projeto DishBrain, no qual células humanas em uma placa de Petri aprendeu a jogar Pong.
Em um artigo publicado em 27 de fevereiro na revista Frontiers in Science, a equipe descreve como os computadores biológicos podem superar os computadores eletrônicos de hoje para determinadas aplicações, usando uma pequena fração da eletricidade exigida pelos computadores e fazendas de servidores atuais.
Eles estão começando fazendo pequenos aglomerados de 50.000 células cerebrais cultivadas a partir de células-tronco e conhecidas como organoides. Isso é cerca de um terço do tamanho do cérebro de uma mosca da fruta. Eles estão mirando em 10 milhões de neurônios, o que seria o número de neurônios no cérebro de uma tartaruga. Em comparação, o cérebro humano médio tem mais de 80 bilhões de neurônios.
O artigo destaca como o cérebro humano continua superando as máquinas em tarefas específicas. Os humanos, por exemplo, podem aprender a distinguir dois tipos de objetos (como um cachorro e um gato) usando apenas algumas amostras, enquanto os algoritmos de IA precisam de muitos milhares. E enquanto a IA venceu o campeão mundial em Go em 2016, ela foi treinada com dados de 160.000 jogos – o equivalente a jogar cinco horas por dia, por mais de 175 anos.
Os cérebros também são mais eficientes energeticamente. Acredita-se que nosso cérebro seja capaz de armazenar o equivalente a mais de um milhão de vezes a capacidade de um computador doméstico médio (2,5 petabytes), usando o equivalente a apenas alguns watts de energia. As fazendas de dados dos EUA, por outro lado, usam mais de 15.000 megawatts por ano, muitos deles gerados por dezenas de usinas elétricas movidas a carvão.
No artigo, os autores descrevem seu plano para “inteligência organoide”, ou OI, com os organoides cerebrais cultivados em cultura de células. Embora os organoides cerebrais não sejam “minicérebros”, eles compartilham aspectos-chave da função e estrutura do cérebro. Os organoides precisariam ser dramaticamente expandidos de cerca de 50.000 células atualmente. “Para OI, precisaríamos aumentar esse número para 10 milhões”, diz o autor sênior Prof. Thomas Hartung, da Universidade Johns Hopkins, em Baltimore.
Brett e seus colegas da Cortical Labs já demonstraram que biocomputadores baseados em células cerebrais humanas são possíveis. Um artigo recente na Neuron mostrou que uma cultura plana de células cerebrais poderia aprender a jogar o videogame Pong.
“Mostramos que podemos interagir com neurônios biológicos vivos de tal forma que os compele a modificar sua atividade, levando a algo que se assemelha à inteligência”, diz Kagan sobre o relativamente simples jogo de Pong DishBrain. “Trabalhando com a equipe de pessoas incríveis montada pelo professor Hartung e colegas para esta colaboração de Organoid Intelligence, a Cortical Labs agora está tentando replicar esse trabalho com organoides cerebrais.”
“Eu diria que replicar o experimento [do Cortical Labs] com organoides já preenche a definição básica de OI”, diz Thomas.
“A partir daqui, é só uma questão de construir a comunidade, as ferramentas e as tecnologias para realizar todo o potencial da OI”, disse ele.
“Este novo campo da biocomputação promete avanços sem precedentes em velocidade de computação, poder de processamento, eficiência de dados e recursos de armazenamento – tudo com menor necessidade de energia”, diz Brett. “O aspecto particularmente emocionante desta colaboração é o espírito aberto e colaborativo em que foi formada. Reunir esses diferentes especialistas não é apenas vital para otimizar o sucesso, mas também fornece um ponto de contato crítico para a colaboração do setor”.
E a tecnologia também pode permitir que os cientistas estudem melhor os organoides cerebrais personalizados desenvolvidos a partir da pele ou pequenas amostras de sangue de pacientes que sofrem de distúrbios neurais, como a doença de Alzheimer, e executem testes para investigar como fatores genéticos, medicamentos e toxinas influenciam essas condições.
Publicado em 19/03/2023 19h49
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