Puede que tenga sus raíces en la ciencia ficción, pero un pequeño número de investigadores están logrando avances reales, tratando de crear computadoras de células vivas.
Bienvenidos al peculiar mundo de la bioinformática.
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Entre los que lideran el camino se encuentra un grupo de científicos de Suiza, con quienes me reuní.
Esperan que algún día podamos ver centros de datos llenos de servidores «vivos» que repliquen aspectos de cómo aprende la inteligencia artificial (IA) y que puedan utilizar una fracción de la energía de los métodos actuales.
Esa es la visión de Fred Jordan, cofundador del laboratorio FinalSpark que visité.
Todos estamos acostumbrados a las ideas de hardware y software en las computadoras que utilizamos hoy.
El término algo sorprendente que Jordan y otros en el campo usan para referirse a lo que están creando es equipo húmedo (húmedo significa mojado en inglés).
Gráfico que muestra cómo las células de la piel se convierten en «minicerebros»
En resumen, se trata de la creación de neuronas que se desarrollan en grupos llamados organoidesque a su vez puede conectarse a electrodosy a partir de ahí, pueden comenzar el proceso de intentar utilizarlos como minicomputadoras.
Jordan reconoce que, para muchas personas, el concepto mismo de biocomputación probablemente sea un poco extraño.
«En la ciencia ficción, la gente ha estado viviendo con estas ideas durante mucho tiempo», dice.
«Cuando empiezas a decir: ‘Voy a usar una neurona como una pequeña máquina’, es una visión diferente de nuestro propio cerebro y te hace preguntarte quiénes somos».
Para FinalSpark, el proceso comienza con las celdas. tallo derivado de células de la piel humanaque compran en una clínica japonesa. Los donantes son anónimos.
Pero, sorprendentemente, no les faltan ofertas.
«Mucha gente se pone en contacto con nosotros», afirma.
«Pero sólo seleccionamos células madre de proveedores oficiales, porque la calidad de las células es fundamental».
Los componentes básicos de una biocomputadora se crean en un laboratorio.
En el laboratorio, Flora Brozzi, bióloga celular de FinalSpark, me entregó un plato que contenía varias pequeñas esferas blancas.
Cada pequeña esfera es esencialmente un pequeño minicerebro creado en laboratorio, formado por Células madre vivas que han crecido hasta convertirse en grupos de neuronas y células de soporte: Estos son los «organoides».
No tienen ni de lejos la complejidad de un cerebro humano, pero comparten los mismos componentes básicos.
Después de un proceso que puede durar varios meses, los organoides están listos para ser conectados a un electrodo y luego pedirles que respondan a simples comandos de teclado.
Este es un medio para enviar y recibir señales eléctricas, y los resultados se registran en una computadora conectada al sistema.
Es una prueba sencilla: presionas una tecla que envía una señal eléctrica a través de los electrodos y, si funciona (no siempre), puedes ver un pequeño salto de actividad en la pantalla como respuesta.
Lo que ves es un gráfico en movimiento que se parece un poco a un electroencefalograma.
Presioné la tecla varias veces seguidas y las respuestas cesaron repentinamente. Luego, se produce un breve y distintivo estallido de energía en el gráfico.
Cuando le pregunté qué había sucedido, Jordan dijo que todavía no entendían realmente qué hacían los organoides y por qué. Quizás los había molestado.
Las estimulaciones eléctricas son un primer paso importante hacia el principal objetivo del equipo: activar el aprendizaje en las neuronas del biocomputadora para que puedan adaptarse a las tareas.
«Para la IA, siempre es lo mismo», explica. “Ingresas algo y quieres un resultado que se use.
«Por ejemplo, si le das una foto de un gato, quieres que te diga si es un gato», explica.
Mantener una computadora normal en funcionamiento es simple: solo necesitas una fuente de alimentación, pero ¿qué pasa con las biocomputadoras?
Es una pregunta para la que los científicos aún no tienen respuesta.
Mantener una computadora común y corriente es simple: sólo necesita una fuente de alimentación, pero ¿qué pasa con las biocomputadoras?
“Los organoides no tienen vasos sanguineos”, dice Simon Schultz, profesor de Neurotecnología y director del Centro de Neurotecnología del Imperial College de Londres.
“El cerebro humano tiene vasos sanguíneos que lo permean a múltiples niveles y le aportan nutrientes para su correcto funcionamiento.
«Todavía no sabemos cómo fabricarlos correctamente. Así que éste es el mayor desafío hoy en día».
Sin embargo, una cosa es segura. Cuando hablamos de la muerte de una computadora, con el equipo húmedo es literalmente el caso.
FinalSpark ha avanzado en los últimos cuatro años: sus organoides ahora pueden sobrevivir hasta cuatro meses.
Pero hay algunos hallazgos inquietantes asociados con su eventual desaparición.
A veces observan un aumento repentino en la actividad organoide antes de morir, similar al aumento en la frecuencia cardíaca y la actividad cerebral que se ha observado en algunos humanos al final de la vida.
“Ha habido algunos casos en los que hemos experimentado un aumento muy rápido de la actividad en los últimos minutos o decenas de segundos. [de vida]”, explica Jordania.
«Creo que hemos registrado entre 1.000 y 2.000 de estas muertes individuales en los últimos cinco años».
«Es triste porque tenemos que detener el experimento, entender por qué falló y luego repetirlo», afirma. Schultz está de acuerdo con ese enfoque poco sentimental.
“No debemos tenerles miedo, son sólo ordenadores hechos de un sustrato diferente, de un material diferente”, señala.
Los científicos de FinalSpark no son los únicos que trabajan en el campo de la bioinformática. La empresa australiana Cortical Labs anunció en 2022 que había hecho que neuronas artificiales jugaran al videojuego Pong.
En Estados Unidos, investigadores de la Universidad Johns Hopkins también están construyendo “minicerebros” para estudiar cómo procesan la información, pero en el contexto del desarrollo de medicamentos para enfermedades neurológicas como el Alzheimer y el autismo.
Investigadores de la Universidad Johns Hopkins están construyendo «minicerebros» para estudiar cómo procesan la información, pero en el contexto del desarrollo de fármacos para enfermedades neurológicas como el Alzheimer.
Se espera que la IA pronto pueda impulsar este tipo de trabajo.
Pero por ahora, Lena Smirnova, que dirige la investigación en la Universidad Johns Hopkins, cree que equipo húmedo Es científicamente emocionante, pero se encuentra en una etapa temprana. Y dice que hay pocas posibilidades de que reemplace el material principal que se utiliza actualmente para los chips de computadora.
«La bioinformática debería complementar, no reemplazar, la IA de silicio, al mismo tiempo que avanza en la modelización de enfermedades y reduce el uso de animales», afirma.
Schultz está de acuerdo: «Creo que no podrán competir con el silicio en muchos ámbitos, pero encontraremos un nicho».
Incluso a medida que la tecnología se acerca a las aplicaciones del mundo real, Jordan sigue fascinado por sus orígenes de ciencia ficción.
«Siempre he sido un fanático de la ciencia ficción», dice.
«Cuando veo una película o un libro de ciencia ficción, siempre me siento un poco triste porque mi vida no es como el libro. Ahora siento que estoy dentro del libro, escribiéndolo».
Información adicional de Franchesca Hashemi.
