¿Nace una nueva revolución tecnológica sin límites concretos?
La inteligencia organoide y los ordenadores biológicos podrían protagonizar la próxima revolución tecnológica, mejorando incluso a la Inteligencia Artificial (IA) que conocemos hoy
Pablo Javier Piacente
Las células cerebrales cultivadas en laboratorio se están empleando para la informática. CRÉDITOS: THOMAS HARTUNG, UNIVERSIDAD JOHNS HOPKINS.
Los procesadores "vivos", que combinan moléculas, células y organismos con sistemas artificiales, podrían emplearse en los próximos años para desarrollar materiales inteligentes y nuevos tipos de Inteligencia Artificial (IA), entre muchas otras aplicaciones. Los avances en ordenadores biológicos y en lo que se ha dado en llamar "inteligencia organoide" podrían integrar las ventajas que ofrecen los sistemas biológicos y los sistemas artificiales, para dar lugar a una nueva era tecnológica.
Sabemos que todas las formas de vida procesan información: desde células individuales que responden a señales químicas hasta organismos complejos que se mueven por su entorno. El procesamiento de la información es fundamental para los sistemas vivos, pero luego de décadas de diferentes avances los científicos están logrando que células, moléculas e incluso organismos completos puedan llevar a cabo tareas computacionales e informáticas para nuestros propios fines: son los llamados “ordenadores vivos” y una serie de dispositivos que integran las ventajas de la organización biológica y los sistemas artificiales.
Por supuesto, esto no significa que los ordenadores biológicos reemplacen a los microchips que podemos encontrar en nuestros smartphones u ordenadores portátiles. Pero los componentes húmedos y blandos que proporciona la naturaleza comienzan a ser integrados por los especialistas en circuitos electrónicos y ordenadores “vivos”, que podrían ser especialmente útiles para el diseño de materiales inteligentes, soluciones logísticas y hasta máquinas súper inteligentes alimentadas por pequeñas cantidades de energía.
Naturaleza y sistemas artificiales
En realidad, la relación entre ambos “mundos”, el de la Inteligencia Artificial (IA) y los sistemas biológicos existe desde siempre, según se establece en un artículo publicado en New Scientist: los ordenadores no son más que procesadores de información, y cada vez se reconoce más que la naturaleza es rica en estas capacidades de procesamiento. Un ejemplo claro se encuentra en los sistemas nerviosos de los organismos complejos, que procesan datos del entorno para conducir todo tipo de comportamientos animales, entre ellos los del ser humano.
Pero hasta las células más pequeñas poseen intrincadas vías biomoleculares que responden a las señales de entrada, activando y desactivando genes o produciendo sustancias químicas. Incluso, el propio ADN o ácido desoxirribonucleico emplea sistemas de procesamiento de información para almacenar, replicar y transmitir las instrucciones genéticas que permiten la vida.
¿Por qué utilizar sistemas biológicos con estos fines? Los sistemas naturales tienen algunas ventajas claves sobre la tecnología existente: son mucho más eficientes desde el punto de vista energético, se sostienen y se reparan a sí mismos y, por si esto fuera poco, están especialmente adaptados para procesar señales del mundo natural. Por ejemplo, un pequeño recipiente repleto de bacterias contiene más circuitos y más poder de procesamiento que un superordenador.
Los hongos podrían “conectarse” con dispositivos electrónicos estándar. CRÉDITO: ANDRÉS ADAMATZKY.
Desarrollos en múltiples campos
Los ejemplos en este tipo desarrollos son muchos y variados. En 2019, investigadores del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zúrich construyeron el equivalente biológico de la unidad central de procesamiento (CPU) de un ordenador, a partir de una versión modificada de la proteína utilizada en la edición de genes CRISPR, de acuerdo a un estudio publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Otro paso trascendente lo dio un grupo de científicos del Instituto Saha de Física Nuclear en India en 2021, cuando “estimuló” a una colonia de bacterias Escherichia coli para lograr calcular las soluciones de laberintos simples y resolver los desafíos. El circuito se distribuyó entre varias cepas de Escherichia coli: al compartir información, la colonia de bacterias descubrió con éxito cómo navegar por múltiples laberintos. Los resultados se publicaron en un estudio que apareció en la revista ACS Synthetic Biology.
En ese sentido, Ángel Goñi-Moreno, de la Universidad Politécnica de Madrid, en España, coordina un proyecto que intenta crear comunidades multicelulares de bacterias del suelo, que puedan alternar entre eliminar diferentes contaminantes, de acuerdo a cuál de ellos sea más frecuente. Se trata de un nuevo enfoque, que busca encontrar formas de modelar y reconfigurar las interacciones bioquímicas dentro y entre las células vivas, para aprovecharlas mejor en su integración con sistemas artificiales.
Por último, sobre comienzos de este año un equipo de especialistas dirigido por Thomas Hartung en la Universidad Johns Hopkins, en Estados Unidos, describió su visión para un nuevo campo que los investigadores denominan "inteligencia organoide”, de acuerdo a un estudio publicado en Frontiers in Science. El objetivo es el inverso al de la Inteligencia Artificial: en lugar de hacer que los ordenadores se parezcan más al cerebro humano, intentarán hacer que las células cerebrales se parezcan más a los ordenadores. ¿Nace una nueva revolución tecnológica sin límites concretos?
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Referencias
A CRISPR/Cas9-based central processing unit to program complex logic computation in human cells. Hyojin Kim, Daniel Bojar and Martin Fussenegger. PNAS (2019). DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.1821740116
Distributed Computing with Engineered Bacteria and Its Application in Solving Chemically Generated 2 × 2 Maze Problems. Kathakali Sarkar, Saswata Chakraborty, Deepro Bonnerjee and Sangram Bagh. ACS Synthetic Biology (2021). DOI:https://doi.org/10.1021/acssynbio.1c00279
Organoid intelligence (OI): the new frontier in biocomputing and intelligence-in-a-dish. Thomas Hartung et al. Frontiers in Science (2023). DOI:http://www.doi.org/10.3389/fsci.2023.1017235
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