Por Os cientistas começaram uma integração de inteligência artificial que opera em computadores com um hardware biológico. Ou seja, um cérebro artificial composto por células vivas, cultivado em laboratório, dando origem ao que eles denominam de brainoware.
O sistema de computação híbrida, composto por hardware eletrônico, software e o organoide cerebral, demonstrou habilidade na execução de tarefas complexas, como reconhecimento de fala e previsão de equações não-lineares.
A crescente demanda por poder computacional, impulsionada principalmente por programas de inteligência artificial que realizam aprendizado automático com base em simulações de redes neurais, vem se tornando um desafio.
À medida que esses programas evoluem em sofisticação, como os grandes modelos de linguagem como ChatGPT e Bard, os computadores enfrentam dificuldades para acompanhar o ritmo, tanto em termos de velocidade quanto de eficiência energética, resultando em gastos enormes de energia.
Como resposta, alguns pesquisadores acreditam que a solução reside no desenvolvimento de sistemas de computação neuromórfica, modelados na estrutura e nas funcionalidades do cérebro humano, mas utilizando componentes semicondutores como memoristores e materiais de mudança de fase.
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Por outro lado, existem cientistas que vão além, dedicando-se ao avanço da biocomputação, uma forma de computação fundamentada em hardware biológico.
Esses biocomputadores são concebidos desde a fase de projeto para executar redes neurais e modelos de inteligência artificial da maneira mais eficiente possível.
Hardware biológico
Os minicérebros, também conhecidos como organoides cerebrais, são aglomerados tridimensionais de células cultivadas de forma artificial a partir de células-tronco pluripotentes humanas.
Essas células passam por desenvolvimento, gerando tecidos que se assemelham aos do cérebro e são capazes de reproduzir alguns aspectos fundamentais da estrutura e das funções cerebrais.
Recentemente, Hongwei Cai e sua equipe da Universidade de Indiana (EUA) conceberam um sistema de computação neuromórfica híbrida.
Com isso, integram tanto um hardware de computação convencional quanto um organoide cerebral.
O organoide desenvolveu diversas populações de células cerebrais, incluindo neurônios em estágios iniciais e maduros. Em seguida, começou a formar estruturas semelhantes às zonas ventriculares, essenciais para a formação e operação das redes neurais.
Para realizar cálculos, o organoide recebe entradas por meio de estimulação elétrica e transmite os resultados, ou as saídas, por meio de atividade neural, emulando assim o funcionamento de um cérebro biológico.
Solução
Então, os pesquisadores começaram a integrar o organoide em uma variante de rede neural artificial chamada computação de reservatório. Ela desempenha o papel de uma camada dinâmica de reservatório físico.
Essa camada é habilidosa em receber e retomar informações com base em uma sequência de sinais elétricos de entrada.
Enquanto isso, empregaram um hardware de computador convencional para as camadas de entrada e saída.
Nesse caso, a camada de saída consistia em um sistema de inteligência artificial padrão treinado para interpretar a camada do reservatório e realizar previsões ou classificações com base nos dados de entrada.
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Descontrole da inteligência artificial
A equipe evidenciou a eficácia do sistema ao empregar o brainoware em uma tarefa de reconhecimento de fala.
Essa tarefa envolveu a identificação dos sons das vogais japonesas, gravadas por oito locutores masculinos distintos, totalizando 240 clipes de áudio.
Com o progresso do treinamento, o sistema aprimorou seu desempenho, alcançando uma precisão de aproximadamente 78%.
Além disso, a biocomputação foi aplicada na previsão de um mapa de Hénon, um sistema dinâmico não-linear altamente sensível a mínimas variações nas condições iniciais, caracterizando-se como um sistema caótico.
Em comparação com redes neurais artificiais dotadas de memória de longo prazo, o novo sistema híbrido apresentou uma precisão apenas ligeiramente inferior ao utilizar o mesmo conjunto de dados.
Por outro lado, a concepção de hardwares biológicos, com células cerebrais reais, intensifica as preocupações sobre a perda de controle na inteligência artificial.
Segundo especialistas, à medida que a complexidade desses sistemas organoides aumenta, torna-se necessário que a comunidade analise as inúmeras questões neuroéticas relacionadas aos sistemas de biocomputação que incorporam tecido neural humano.
A criação de sistemas de biocomputação abrangentes pode levar décadas. No entanto, é muito provável que essa pesquisa proporcione entendimentos essenciais sobre os mecanismos de aprendizagem, o desenvolvimento neural e as implicações cognitivas das doenças neurodegenerativas.
Por isso, especialistas estão animados com a nova possibilidade, e estudam o avanço registrado.
Fonte: Inovação Tecnológica
Imagens: Freepik, Inovação Tecnológica
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