Nu e SF, ci a devenit realitate. Echipe de cercetători au creat „minicomputere” din celule vii. Vârful cercetărilor e Elveția
Poate să aibă rădăcini în science fiction, dar câțiva cercetători fac progrese reale în încercarea de a crea computere din celule vii. Este lumea ciudată a biocomputerelor.
Printre cei care sunt în fruntea acestui domeniu se află un grup de oameni de știință din Elveția.
Ei speră că într-o zi vom vedea centre de date pline de servere „vii” care reproduc aspecte ale modului în care învață inteligența artificială (IA) și care ar putea consuma o fracțiune din energia metodelor actuale. Aceasta este viziunea dr. Fred Jordan, cofondator al laboratorului FinalSpark, potrivit unui reportaj publicat de BBC.
Suntem cu toții obișnuiți cu ideile de hardware și software în computerele pe care le folosim în prezent. Termenul oarecum surprinzător pe care dr. Jordan și alții din domeniu îl folosesc pentru a se referi la ceea ce creează este „wetware”.
În termeni simpli, acesta implică crearea de neuroni care sunt dezvoltați în clustere numite organoide, care la rândul lor pot fi atașate la electrozi – moment în care poate începe procesul de utilizare a acestora ca mini-computere.
Dr. Jordan recunoaște că, pentru multe persoane, însăși conceptul de biocomputing este probabil puțin ciudat.
„În science fiction, oamenii trăiesc cu aceste idei de destul de mult timp. Când începi să spui: «Voi folosi un neuron ca pe o mică mașinărie», este o viziune diferită asupra propriului nostru creier și te face să te întrebi ce suntem noi”, a spus el.
Pentru FinalSpark, procesul începe cu celule stem derivate din celule ale pielii umane, pe care le cumpără de la o clinică din Japonia. Donatorii sunt anonimi.
Dar, poate surprinzător, nu duc lipsă de oferte.
„Avem multe persoane care ne contactează. Dar selectăm numai celule stem provenite de la furnizori oficiali, deoarece calitatea celulelor este esențială”, a spus el.
În laborator, biologul celular al FinalSpark, dr. Flora Brozzi, a arătat o farfurie care conținea mai multe sfere albe mici. Fiecare sferă mică este, în esență, un mini-creier minuscul, crescut în laborator, format din celule stem vii care au fost cultivate pentru a deveni grupuri de neuroni și celule de susținere - acestea sunt „organoidele”. Ele nu se apropie nici pe departe de complexitatea creierului uman, dar au aceleași elemente constitutive. După ce au trecut printr-un proces care poate dura câteva luni, organoidele sunt gata să fie atașate la un electrod și apoi stimulate să răspundă la comenzi simple de la tastatură.
Acesta este un mijloc de trimitere și recepționare a semnalelor electrice, rezultatele fiind înregistrate pe un computer normal conectat la sistem.
Este un test simplu: apăsați o tastă care trimite un semnal electric prin electrozi și, dacă funcționează (nu funcționează întotdeauna), puteți vedea o mică creștere a activității pe ecran ca răspuns.
Ceea ce se afișează este un grafic în mișcare care seamănă puțin cu un EEG.
Stimulațiile electrice sunt primii pași importanți către obiectivul mai mare al echipei, acela de a declanșa procesul de învățare în neuronii biocomputerului, astfel încât aceștia să se poată adapta în cele din urmă pentru a îndeplini sarcini.
„Pentru IA, este întotdeauna același lucru. Dai niște informații și vrei niște rezultate care să fie utilizate. De exemplu, dai o imagine cu o pisică și vrei ca rezultatul să spună dacă este o pisică”, a explicat el.
Menținerea în viață a biocomputerelor
Menținerea în funcțiune a unui computer obișnuit este simplă – are nevoie doar de o sursă de alimentare –, dar ce se întâmplă cu biocomputerele? Este o întrebare la care oamenii de știință nu au încă un răspuns.
„Organoidele nu au vase de sânge. Creierul uman are vase de sânge care îl străbat la mai multe niveluri și îi furnizează nutrienți pentru a funcționa bine. Încă nu știm cum să le producem în mod corespunzător. Așadar, aceasta este cea mai mare provocare cu care ne confruntăm în prezent”, a spus Simon Schultz, profesor de neurotehnologie și director al Centrului de Neurotehnologie de la Imperial College London.
Un lucru este însă sigur. Când vorbim despre moartea unui computer, în cazul „wetware-ului” este literalmente așa. FinalSpark a înregistrat unele progrese în ultimii patru ani: organoidele sale pot supraviețui acum până la patru luni. Dar există unele descoperiri înfiorătoare asociate cu dispariția lor, într-un final.
Uneori se observă o activitate intensă a organoidelor înainte de a muri – similară cu creșterea ritmului cardiac și a activității creierului care a fost observată la unii oameni la sfârșitul vieții.
„Au existat câteva cazuri în care am observat o creștere foarte rapidă a activității în ultimele minute sau zeci de secunde [de viață]. Cred că am înregistrat aproximativ 1.000 sau 2.000 de astfel de decese individuale în ultimii cinci ani”, a spus dr. Jordan.
„Este trist pentru că trebuie să oprim experimentul, să înțelegem motivul pentru care a murit și apoi să o luăm de la capăt”, a adăugat el.
Profesorul Schultz este de acord cu această abordare lipsită de sentimentalism.
„Nu ar trebui să ne fie frică de ele, sunt doar computere fabricate dintr-un substrat diferit, dintr-un material diferit”, a spus el.
Aplicații în lumea reală
Cei de la FinalSpark nu sunt singurii oameni de știință care lucrează în domeniul biocomputerelor.
Firma australiană Cortical Labs a anunțat în 2022 că a reușit să determine neuronii artificiali să joace vechiul joc pe calculator Pong. În SUA, cercetătorii de la Universitatea Johns Hopkins construiesc, de asemenea, „mini-creiere” pentru a studia modul în care acestea procesează informațiile – dar în contextul dezvoltării de medicamente pentru afecțiuni neurologice precum Alzheimer și autism. Speranța este că IA va putea în curând să accelereze acest tip de activitate.
Însă, deocamdată, dr. Lena Smirnova, care conduce cercetarea la Universitatea Johns Hopkins, consideră că wetware-ul este interesant din punct de vedere științific, dar se află încă într-un stadiu incipient. Ea a afirmat că există puține șanse ca acesta să înlocuiască materialul principal utilizat în prezent pentru cipurile de computer.
„Biocomputingul ar trebui să completeze – nu să înlocuiască – IA pe bază de siliciu (toate cipurile sunt construite pe o bază de silciu, n.r.), contribuind în același timp la progresul modelării bolilor și la reducerea utilizării animalelor”, consideră ea.
Profesorul Schultz este de acord: „Cred că nu vor putea concura cu siliciul în multe domenii, dar vom găsi o nișă”, a sugerat el.
Chiar dacă tehnologia se apropie tot mai mult de aplicațiile din lumea reală, dr. Jordan este încă fascinat de originile sale science-fiction.
„Am fost întotdeauna un fan al science-fiction-ului.Când vedeam un film sau citeam o carte science-fiction, mă simțeam întotdeauna un pic trist pentru că viața mea nu era ca în carte. Acum simt că sunt în carte, că scriu cartea”, a spus el.
