Il computer cyborg che combina l’intelligenza artificiale e le cellule cerebrali umane funziona davvero

Hai mai pensato a un mondo in cui l'intelligenza artificiale incontra le cellule cerebrali umane? Ciò potrebbe sembrare lontano nel futuro, anche se la tecnologia avanza e sorprende col passare del tempo. Tuttavia, questo scenario sembra più reale e presente che mai.

I ricercatori hanno sostanzialmente creato un cervello utilizzando cellule staminali e lo collegò con a intelligenza artificiale, creando una sorta di computer cyborg. Nonostante ci siano alcune sfide da affrontare, sembra che stiamo per entrare in una nuova era tecnologica, in cui gli esseri umani e l’intelligenza artificiale si mescolano come molti immaginavano decenni fa.

Il primo computer ibrido

Negli anni 2010, i ricercatori hanno iniziato a sviluppare organoidi cerebrali da cellule staminali. Pertanto, non sappiamo più cosa siano capaci di fare queste cellule per rivoluzionare il settore sanitario.

La tecnologia avanzata delle cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) viene utilizzata per creare modelli 3D nel tentativo di comprendere meglio le malattie neurologiche complesse. Questo è estremamente importante, soprattutto perché i modelli murini, anche se arricchiti con sequenze umanizzate, non possono replicare completamente le caratteristiche della malattia di Alzheimer. Quindi, questi organoidi cerebrali, che sono fondamentalmente dei “mini-cervelli” creati in laboratorio, non solo possono imitare l’ambiente di un cervello affetto dalla malattia degenerativa, ma includono anche parti importanti, come astrociti, vasi sanguigni e microglia disregolata , che sono cruciali per comprendere come progredisce la malattia. Inoltre, sono molto utili anche per la ricerca di nuovi farmaci.

Ora, quando li combiniamo con l’intelligenza artificiale, si crea una partnership estremamente interessante nella ricerca computazionale. Questa unione non solo migliora ciò che sappiamo sulle condizioni neurologiche, ma indica anche che stiamo entrando in una fase molto entusiasmante nella tecnologia di apprendimento automatico. Con questo in mente, i ricercatori di Università dell'Indiana Bloomington (UIB), negli Stati Uniti, è riuscita a realizzare una vera impresa coltivando un organoide cerebrale da cellule staminali e combinandolo precisamente con l'intelligenza artificiale.

Inizialmente con un tasso di precisione del 51%, questo sarebbe un computer cyborg creato e chiamato Brainware, ha dimostrato progressi costanti nei test e ha raggiunto una precisione del 78%, soprattutto dopo una formazione rigorosa. Fondamentalmente, questi risultati indicano che il computer AI potrebbe avere la capacità di apprendere e adattarsi quando stimolato elettricamente. Si suggerisce che la sua capacità sia associata alla plasticità neurale, una proprietà che evidenzia la capacità dei neuroni di riorganizzarsi in risposta all’esperienza o a un infortunio, che è una caratteristica desiderabile per i dispositivi informatici.

Applicazione nella pratica

Ma come è successo tutto nella pratica? A scopo di test, il Brainware è stato sottoposto a un compito di riconoscimento vocale, sfidato a identificare i suoni. Ha risposto con 240 frammenti audio di otto parlanti che pronunciavano vocali giapponesi e un'intelligenza artificiale è stata addestrata a prevedere chi parlava sulla base dei segnali neurali provenienti dall'organoide cerebrale.

Oltre alla sua abilità nel riconoscimento vocale, è stato anche sfidato a prevedere il Mappa di Hénon, un modello matematico noto per essere un po' confuso. Sorprendentemente, le prestazioni di Brainware era persino migliore della tradizionale tecnica di regressione lineare, utilizzata per fare previsioni basate su informazioni note. Per valutare le sue proprietà fisiche generali, sono stati effettuati altri test, tra cui l'elaborazione delle informazioni spaziali e la memoria transitoria. Sono stati realizzati analizzando la risposta delle ONN (Reti Neurali Artificiali) a stimoli di impulsi con tempi e tensioni diversi, che hanno evidenziato un’enorme versatilità.

Inoltre, il computer AI faceva anche parte di un modello di calcolo composto da strati di input, un serbatoio e uno strato di output. Gli scienziati hanno costruito questo modello posizionando l’organoide cerebrale – che sarebbe un “mini-cervello” composto da cellule staminali umane – in una matrice piena di elettrodi. Funzionava come un centro di elaborazione, mostrando diverse cellule cerebrali e attività elettrica. I segnali venivano inviati all’organoide dallo strato di input, che nel tempo trasformava le informazioni temporali in schemi elettrici.

risultati

Nelle sfide più complesse, il Brainware Ha superato i metodi precedentemente conosciuti e ha dimostrato la sua dipendenza vitale dall’organoide. La sua mancanza ha comportato un punteggio pari a zero nell'analisi di regressione, che ha evidenziato l'importanza critica del contributo dell'organoide al funzionamento efficiente del sistema. Anche il rimodellamento della connettività funzionale durante l’allenamento indica chiaramente l’incentivazione dell’apprendimento non supervisionato. Ciò significa che, durante l'allenamento, le connessioni tra le diverse parti del mini-cervello (organoide) sono state alterate, indicando che il processo di allenamento stava innescando una forma di apprendimento in cui il sistema si adatta da solo, senza la supervisione diretta di ciascun individuo. modifica. Questa capacità di adattamento è una caratteristica interessante nel contesto dello studio.

Tuttavia, è importante sottolineare che, nonostante i progressi promettenti, l’approccio del computer umano deve ancora affrontare sfide significative, come era in qualche modo prevedibile, dopotutto siamo ancora nella fase di scoperta dell’intelligenza artificiale. La generazione e il mantenimento degli organoidi, il consumo di energia da parte delle periferiche, l'uso di array multielettrodici piatti e rigidi e la mancanza di strumenti efficienti di gestione dei dati rappresentano ostacoli da superare.

Tuttavia, considerato questo scenario, vediamo un futuro in cui sarà possibile sviluppare sistemi personalizzati ed efficienti, ispirati al cervello. Con interfacce cervello-macchina avanzate e software di gestione dei dati migliorati, l’aspettativa è quella di ottenere una maggiore applicabilità e precisione, dando così forma alla prossima generazione di tecnologie di intelligenza artificiale.

L’intelligenza artificiale con cellule cerebrali può essere interpretata come il punto di partenza per lo sviluppo di reti di bioinformatica più avanzate e molto più innovative.

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Fonti: Pensiero libero, Labiotecnologia

Recensito da Glaucone Vitale il 29/1/24.