Brainoware: il primo computer biologico che sfrutta neuroni e Intelligenza Artificiale

Strutture in miniatura simili a un cervello fatte di cellule umane, note come organoidi cerebrali, che vengono utilizzate come IA viventi per svolgere compiti come la risoluzione di equazioni complesse. Questo è, in breve, ciò che alcuni scienziati hanno fatto davvero: integrare un tessuto simile al cervello con un hardware elettronico per creare un sistema di riconoscimento vocale e di calcolo, facendo avanzare la ricerca sulla creazione di computer biologici ad alta potenza.

Dispositivi informatici alimentati da cellule cerebrali umane

Il lavoro incrementa gli sforzi per costruire i cosiddetti dispositivi informatici neuromorfi alimentati da cellule cerebrali umane, che hanno il potenziale di apprendere più velocemente e di essere più efficienti dal punto di vista energetico rispetto alle macchine tradizionali basate sul silicio. Secondo i ricercatori, una svolta in questo campo emergente potrebbe migliorare le applicazioni dell’intelligenza artificiale,  in campi come la scienza e la cura medica.

L’hardware informatico ispirato al cervello mira a emulare la struttura e i principi di funzionamento del cervello e potrebbe essere utilizzato per affrontare le attuali limitazioni delle tecnologie di intelligenza artificiale“, scrivono gli autori di un articolo sulla creazione ibrida pubblicato lunedì su Nature Electronics.

Così nasce “Brainoware”

I ricercatori dell’Indiana University Bloomington, delle università della Florida e di Cincinnati e del Cincinnati Children’s Hospital Medical Center, hanno costruito il sistema “Brainoware” utilizzando un cosiddetto organoide cerebrale – una piccola struttura neurale tridimensionale cresciuta da cellule staminali umane. Il team ha collegato l’hardware del computer per inviare stimoli elettrici all’organoide e leggere l’attività neurale prodotta in risposta. Il sistema ha riconosciuto i suoni delle vocali giapponesi e ha previsto una mappa matematica.

Un test linguistico e un test matematico come  banco di prova

In un test linguistico, gli scienziati hanno affidato a Brainoware il compito di distinguere tra otto diversi interlocutori maschili giapponesi registrati su un totale di 240 clip audio. Il sistema è migliorato significativamente dopo l’addestramento del suo algoritmo di base, passando da un’accuratezza di circa il 51% a circa il 78%. Nel test matematico, i ricercatori hanno cercato di far prevedere al sistema una mappa di Hénon, una rappresentazione dell’attività caotica. In questo caso, Brainoware si è dimostrato leggermente meno preciso delle reti neurali basate sul silicio, ma il suo tempo di addestramento è stato inferiore di oltre il 90%.La ricerca fa seguito al lancio, a febbraio, da parte di un team internazionale guidato da scienziati della Johns Hopkins University negli Stati Uniti, di una dettagliata tabella di marcia verso l'”intelligenza organoide”. Il piano promette scoperte nel campo dell’informatica, delle neuroscienze e di altre aree della ricerca medica.

Il potenziale dell’informatica biologica sarà fondamentale per il futuro

Sebbene i ricercatori riconoscano che i computer biologici d’uso comune potrebbero essere un traguardo distante di decenni, gli esperimenti condotti da Brainoware mettono in luce il notevole potenziale di questo campo emergente. Secondo un commento pubblicato su Nature Electronics da un gruppo di scienziati della Johns Hopkins, la ricerca sull’informatica biologica offre “intuizioni fondamentali sui meccanismi di apprendimento, lo sviluppo neurale e le implicazioni cognitive delle malattie neurodegenerative”.

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