Conheça o Brainoware, o primeiro computador feito com cérebro humano e que está sendo testado como um cérebro de IA. O modelo já mostrou sua grande capacidade ao realizar tarefas como reconhecimento de fala e resolução de problemas matemáticos.
Biocomputação, uma simbiose revolucionária
O cérebro humano, uma maravilha de complexidade, permanece inigualável em seu poder de processamento e eficiência. Agora, um novo avanço, chamado Brainoware, está levando a integração da matéria cinzenta para o próximo nível ao unir tecido cerebral humano real com eletrônicos, ou como está sendo chamado essa técnico de Biocomputação. Sob a liderança do engenheiro Feng Guo, da Universidade de Indiana, o Brainoware mostrou sua capacidade ao realizar tarefas como reconhecimento de fala e resolução de problemas matemáticos.
A chave do sucesso cerebral reside na eficiência dos neurônios em atuarem tanto como processadores quanto como dispositivos de memória. Em contraste com as unidades fisicamente separadas na maioria dos dispositivos de computação modernos, a sinergia do processamento e memória neuronal é algo difícil de replicar.
“Devido à alta plasticidade e adaptabilidade dos organoides, o Brainoware possui a flexibilidade de se modificar e reorganizar em resposta à estimulação elétrica, destacando sua capacidade para a computação adaptativa de reservatório,” escrevem os pesquisadores.
Brainoware e o futuro da computação
O Brainoware representa um passo importante em direção a uma nova arquitetura de computador. Ao integrar verdadeiro tecido cerebral humano, os resultados mostraram-se ligeiramente menos precisos do que um computador convencional baseado em inteligência artificial. No entanto, esse é apenas o início de uma jornada que desafia as fronteiras da ciência da computação e da biologia.
Embora a ética tenha sido cuidadosamente considerada no desenvolvimento do Brainoware, pesquisadores da Universidade Johns Hopkins destacam a importância contínua de examinar as questões éticas envolvidas em sistemas biocomputacionais que incorporam tecido neural humano.
A equipe de Guo utilizou células-tronco pluripotentes humanas, que foram guiadas para se desenvolverem em diferentes tipos de células cerebrais, formando organoides tridimensionais, ou mini-cérebros. Estes não são cérebros reais, mas arranjos de tecido úteis para estudar como o cérebro se desenvolve e funciona, sem a necessidade de intervenção em humanos.
Porém, Lena Smirnova, Brian Caffo e Erik C. Johnson, que não estiveram envolvidos diretamente no estudo, alertam: “À medida que a sofisticação desses sistemas de organoides aumenta, é crucial que a comunidade examine a miríade de questões neuroéticas que envolvem sistemas de biocomputação que incorporam tecido neural humano.“
Funcionalidades extraordinárias
O Brainoware consiste em organoides cerebrais conectados a uma matriz de microeletrodos de alta densidade, utilizando uma rede neural artificial conhecida como computação de reservatório. A estimulação elétrica transporta informações para o organoide, onde essas informações são processadas antes de o Brainoware apresentar seus cálculos na forma de atividade neural.
Enquanto hardware de computador normal é usado para as camadas de entrada e saída, essas camadas precisaram ser treinadas para funcionar com o organoide. A camada de saída lê os dados neurais e faz classificações ou previsões com base na entrada.
Em um teste, o Brainoware foi alimentado com 240 trechos de áudio de oito locutores masculinos produzindo vogais japonesas e solicitado a identificar a voz de um indivíduo específico. Mesmo com um organoide ingênuo, após apenas dois dias de treinamento, o Brainoware foi capaz de identificar o locutor com 78% de precisão.
Outro teste envolveu prever um mapa de Hénon, um sistema dinâmico que exibe comportamento caótico. Deixado sem supervisão para aprender por quatro dias, cada dia representando um período de treinamento, o Brainoware foi capaz de prever o mapa com maior precisão do que uma rede neural artificial sem uma unidade de memória de curto prazo.
Precisão e aprendizado contínuo
Embora o Brainoware tenha sido ligeiramente menos preciso do que redes neurais artificiais com unidades de memória de curto prazo, essas redes passaram por 50 períodos de treinamento, enquanto o Brainoware alcançou resultados semelhantes em menos de 10% do tempo de treinamento.
Os pesquisadores enfatizam as limitações atuais, como manter os organoides vivos e saudáveis, bem como os níveis de consumo de energia do equipamento periférico. No entanto, levando em consideração as considerações éticas, o Brainoware não tem implicações apenas para a computação, mas também para a compreensão dos mistérios do cérebro humano.
“Pode levar décadas antes que sistemas gerais de biocomputação sejam criados, mas esta pesquisa provavelmente gerará insights fundamentais sobre os mecanismos de aprendizado, desenvolvimento neural e as implicações cognitivas de doenças neurodegenerativas“, afirmam os pesquisadores.
Embora seja possível que leve décadas para criar sistemas de biocomputação em larga escala, esta pesquisa tem o potencial de gerar insights fundamentais sobre os mecanismos de aprendizado, desenvolvimento neural e as implicações cognitivas de doenças neurodegenerativas. Além disso, poderá ajudar no desenvolvimento de modelos pré-clínicos de comprometimento cognitivo para testar novas terapias.
O Brainoware é, sem dúvida, um divisor de águas, um híbrido fascinante de matéria biológica e eletrônica. À medida que exploramos as fronteiras do que é possível, a fusão do cérebro humano e da tecnologia nos leva a territórios inexplorados, desafiando as noções convencionais de computação e abrindo caminho para um futuro onde a linha entre homem e máquina se torna mais tênue.
A pesquisa completa “Brain organoid reservoir computing for artificial intelligence” foi publicada pela renomada Revista Nature e você pode conferir clicando aqui.
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