Abre el camino a la creación de robots con capacidades cognitivas como el aprendizaje y la atención
EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE
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
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.
IA Y ORGANOIDES
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.
Este es el aspecto del ordenador viviente, que cabe en una mano. /ANDREW DOU, UNIVERSIDAD DE ILLINOIS URBANA-CHAMPAIGN.
ORDENADOR INSÓLITO
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.
ROBOTS PENSANTES
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.
___________
REFERENCIA
Abstract: A11.00001: In vitro living neurons in a reservoir computing framework. Zhi Dou et al. APS March Meeting 2023. Session A11: Physics of Neural Systems I.
_____
Fuente:
