Inteligência artificial sistemas, mesmo aqueles tão sofisticados como Bate-papoGPTdependem do mesmo hardware baseado em silício que tem sido a base da computação desde a década de 1950. Mas e se os computadores pudessem ser moldados a partir de matéria biológica viva? Alguns pesquisadores na academia e no setor comercial, cautelosos com as crescentes demandas da IA por armazenamento de dados e energia, estão se concentrando em um campo crescente conhecido como biocomputação. Essa abordagem usa biologia sintética, como aglomerados em miniatura de células cultivadas em laboratório, chamados organoidespara criar arquitetura de computador. Os pioneiros da biocomputação incluem a empresa suíça FinalSpark, que no começo deste ano estreou sua “Neuroplataforma” — uma plataforma de computador alimentada por organoides de cérebro humano — que os cientistas podem alugar pela Internet por US$ 500 por mês.
“Até onde eu sei, somos os únicos no mundo fazendo isso” em uma plataforma publicamente alugável, diz o cofundador da FinalSpark Fred Jordânia. Inicialmente financiado com fundos da startup anterior de seus cofundadores, o FinalSpark busca uma maneira ambientalmente sustentável de dar suporte à IA. “Nosso principal objetivo é a inteligência artificial para 100.000 vezes menos energia” do que o que é atualmente necessário para treinar IA generativa de última geração, diz Jordan. A Neuroplatform usa uma série de unidades de processamento hospedando quatro organoides cerebrais esféricos cada. Cada organoide de 0,5 milímetro de largura é conectado a oito eletrodos que estimulam eletricamente os neurônios dentro da esfera viva; esses eletrodos também conectam os organoides a redes de computadores convencionais. Os neurônios são seletivamente expostos ao neurotransmissor dopamina, que faz bem, para imitar o sistema de recompensa natural do cérebro humano. Essas configurações gêmeas — recompensas positivas de dopamina e estimulação elétrica — treinam os neurônios dos organoides, levando-os a formar novos caminhos e conexões da mesma forma que um cérebro humano vivo parece aprender. Se aperfeiçoado, esse treinamento poderá eventualmente permitir que os organoides imitem a IA baseada em silício e sirvam como unidades de processamento com funções semelhantes às CPUs (unidades centrais de processamento) e GPUs (unidades de processamento gráfico) atuais, diz a FinalSpark.
Por enquanto, os organoides e seu comportamento são transmitido ao vivo 24 horas por dia para pesquisadores (e qualquer outra pessoa) observarem. “O desafio é encontrar a maneira apropriada de fazer os neurônios fazerem o que queremos que eles façam”, diz Jordan.
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Equipes de pesquisa em 34 universidades pediram para usar os biocomputadores da FinalSpark, e até agora a empresa forneceu acesso para cientistas da Universidade de Michigan, da Universidade Livre de Berlim e de outras sete instituições. O projeto de cada um se concentra em um aspecto diferente da biocomputação. A equipe da Universidade de Michigan, por exemplo, está investigando os prompts elétricos e químicos necessários para mudar a atividade organoide — na verdade, criando os blocos de construção de uma linguagem de computador específica para organoide. Cientistas da Universidade de Lancaster em Leipzig, na Alemanha, enquanto isso, estão tentando encaixar os organoides em diferentes modelos de aprendizado de IA.
Pontos de discórdia permanecem para a capacidade da computação organoide de competir com o silício em larga escala. Por um lado, não existe um sistema de fabricação padronizado. E cérebros vivos morrem: os organoides da FinalSpark sobrevivem apenas por uma média de cerca de 100 dias (e isso é um progresso considerável em relação à vida útil do experimento original, que era de apenas algumas horas). Mas Jordan observa que a Neuroplatform “simplificou” seu processo interno para fazer organoides, e sua instalação atualmente abriga entre 2.000 e 3.000 deles.
A FinalSpark não está sozinha em sua busca por alternativas orgânicas para a computação baseada em silício, e os organoides cerebrais não são o único caminho possível a seguir. “Existem diferentes sabores de biocomputação”, diz Ángel Goñi-Morenopesquisador do Centro Nacional de Biotecnologia da Espanha. Goñi-Moreno estuda computação celular, ou o uso de células vivas modificadas para criar sistemas que podem replicar “memória, portas lógicas e outros fundamentos de tomada de decisão que conhecemos da ciência da computação convencional”, ele diz. Sua equipe está procurando tarefas nas quais os biocomputadores superam seus equivalentes de silício — uma dinâmica que ele chama de “supremacia celular”. Em particular, Goñi-Moreno acredita que, como os computadores celulares podem reagir às suas condições ambientais, eles podem facilitar a biorremediação, ou a restauração de ecossistemas danificados. “Esse é um domínio em que os computadores convencionais não podem fazer basicamente nada”, diz Goñi-Moreno. “Você não pode simplesmente jogar um computador em um lago e ele lhe informar o estado do ambiente”. Um computador bacteriano submerso, no entanto, seria capaz de dar uma leitura diferenciada das condições ambientais conforme as células respondem a estímulos químicos e outros.
Onde Goñi-Moreno está focado em bactérias, André Adamatzky da Universidade do Oeste da Inglaterra, editor-chefe fundador da Revista Internacional de Computação Não Convencional, vem estudando as possibilidades computacionais de fungos. Micélios, ou redes de filamentos fúngicos, exibem potenciais elétricos de pico semelhantes aos encontrados em neurônios, diz Adamatzky. Ele espera aproveitar essas propriedades elétricas para criar um sistema de computação fúngica semelhante ao cérebro que seja “potencialmente capaz de aprender, computação de reservatório, reconhecimento de padrões e muito mais”. A equipe de Adamatzky já treinou com sucesso redes fúngicas para ajudar sistemas de computador a executar certas funções matemáticas. “A computação fúngica oferece várias vantagens sobre a computação baseada em organoides cerebrais”, diz Adamatzky, “particularmente em termos de simplicidade ética, facilidade de cultivo, resiliência ambiental, custo-efetividade e integração com tecnologias existentes”.
Jordan está bem ciente das considerações envolvidas no uso de neurônios humanos cultivados para fins não médicos. Um debate bioético em andamento diz respeito à possibilidade de mini cérebros ganharem consciência, embora ainda não haja não há evidências de que tenha sido criado em laboratórioJordan diz que atualmente está procurando filósofos e pesquisadores com “formação cultural para nos ajudar a responder a essas questões éticas”.
Adamatzky reconhece que organoides cerebrais “podem oferecer funcionalidades avançadas devido às suas estruturas complexas e semelhantes a neurônios”, apesar de sua defesa da computação fúngica. Jordan, por sua vez, está confiante na escolha da FinalSpark para seus biocomputadores. De todas as células para escolher, ele diz, “os neurônios humanos são os melhores em aprendizado”.
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