#FuturoImperfecto

Futuro Imperfecto #27: Los nuevos ordenadores con neuronas humanas

Robot con organoide cerebral humano. Fotografía Universidad de Taijin. futuro imperfecto ordenador neurona
Robot con organoide cerebral humano. Fotografía Universidad de Taijin.

La idea de que la aparición de una máquina pensante siempre será una amenaza para el ser humano comenzó con la invención misma de la palabra robot. Creada por el escritor Karel Čapek sobre el checo robota, esclavo, presentó en su obra de teatro R.U.R. (Robots Universales Rossum), en 1920, un drama donde androides con lo que hoy llamaríamos inteligencia artificial, y que pueden ser confundidos con humanos, acaban iniciando una revolución que destruye a la humanidad. Desde entonces la ficción se ha apegado a esa idea, especialmente en el cine. En Metrópolis, 1926, su protagonista María II es un esqueleto mecánico que se recubre de piel humana. Misma idea en Terminator, 1984, con un gran ordenador líder en forma de IA, Skynet, enviando los androides híbridos de acero y tejido biológico. Incluso Matrix, 1999, coqueteó con la idea de unir cuerpo vivo y máquina, esta vez para solucionar el problema de abastecimiento energético, dando el profético paso final hacia el presente.

Porque los primeros ordenadores mixtos, compuestos por chips de tejido cerebral humano vivo y circuitos electrónicos convencionales, ya han comenzado a funcionar con buenos resultados. Así como los primeros robots que usan la emulación de un cerebro humano en miniatura, un organoide cerebral, para sus funciones motrices. Incluso se ha logrado desarrollar una cara con tejido humano vivo conectada a una matriz robótica. Todos estos desarrollos tienen en común el mismo objetivo, que no es en realidad crear la máquina mixta, sino reducir la energía que necesita cualquier computación sofisticada, desde la inteligencia artificial a los superordenadores, así como los robots androides, para funcionar.

Es uno de los mensajes que a Sam Altman le gusta transmitir en sus apariciones públicas: no disponemos de suficiente electricidad para alimentar la inteligencia artificial. En realidad lo que no tenemos, como civilización tecnológica, al menos de momento, es un sistema de generación eléctrica que permita poner la IA en el sistema operativo de cada uno de nuestros teléfonos, momento en que su uso pasaría a ser definitivamente masivo. Precisamente lo que necesitan las tecnológicas para que la IA sea rentable. Este es el verdadero cuello de botella de la IA, y el mejor ejemplo está en que una sola pregunta a chatGPT necesita usar diez veces más electricidad que una búsqueda en Google. Así que no podemos sustituir los buscadores por chats de IA.

Esta es también una preocupación acuciante para Microsoft, que ha apostado porque Copilot, su software con la IA de OpenAI, sustituya paulatinamente a Office en todos los ordenadores. La empresa sabe que no hay electricidad para hacerlo posible, así que este año aseguraba a sus inversores que para 2028 empezaría a emplear la fusión fría. La promesa ha envejecido mal, porque esta alternativa barata y limpia para conseguir energía, que emula el plasma del sol, tenía en ITER su probable primer reactor de fusión. Este proyecto internacional en que participan la Unión Europea, Estados Unidos, China, India, Japón, Corea del Sur, y Rusia acaba de anunciar que no tendrá plasma hasta 2035. Como pronto.

Y es en este escenario de carencia de energía donde radica el interés en el wetware, o bioinformática, que adapta las neuronas del cerebro humano a los impulsos de la corriente eléctrica, para que puedan recibir información de un ordenador convencional, entender qué significan, y proporcionar una respuesta. Une tejido biológico y máquina.

Acercarse a la eficiencia de nuestro cerebro es un sueño computacional y energético, porque para hacer 10 000 billones de cálculos por segundo solo necesita 20 vatios diarios, y apenas pesa 1,5 kg. El superordenador que más se le acercará en capacidad de cálculo, el australiano DeepSouth, será un gigante tan grande como un centro de datos, y sí, consumirá mucha menos energía que un superordenador. Porque es del tipo neuromórfico, usa patrones predefinidos en lugar del sistema binario de unos y ceros para computar. Eso reduce enormemente su consumo eléctrico, pero no sirve para lo mismo que un ordenador convencional, así que no lo sustituye, como sí podría hacer el ordenador híbrido.

Es lo que ha conseguido durante los últimos cuatro años Neuroplatform, un servidor cuyos chips de silicio han sido sustituidos por organoides cerebrales creados a partir de neuronas humanas. Conectados entre sí en red, son capaces de recibir datos en forma de impulsos eléctricos y generar respuestas de vuelta, que son enviadas a una Raspberry Pi y a un PC, generando datos binarios que se almacenan en un disco duro. Es decir, los chips cerebrales «piensan» ejecutando tareas y devuelven una respuesta. Así es como han generado 18TB de datos, procedentes de diferentes experimentos, incluido uno de aprendizaje profundo, muy similar al que se emplea para entrenar los modelos de las inteligencias artificiales.

El problema es que la bioinformática está sometida a las mismas limitaciones que los organismos vivos, necesitan ser alimentados, envejecen, y mueren. Estos chips neuronales son alimentados con un microfluido en el que flotan, y que se reemplaza cada cuarenta y ocho horas. Durante sus cuatro años de funcionamiento, Neuroplatform ha precisado de 1000 organoides cerebrales para sustituir los que iban muriendo. La mayoría no llega a mantenerse vivo más de una semana, aunque algunos han alcanzado una duración de cien días.

Un desarrollo muy similar al descrito es el que han aplicado en la Universidad de Tianjin, China, creando un organoide cerebral conectado a un robot para facilitar el aprendizaje de sus movimientos. La coordinación de manos, brazos, piernas y pies, especialmente dificultosa para los robots androides, se vuelve más eficaz con el organoide. Usándolo, el robot aprendió a agarrar objetos y evitar obstáculos. En la foto podemos observar el minicerebro, y el fluido que lo alimenta en el recipiente inferior. Por la parte superior se aprecia el enlace entre las neuronas y el circuito eléctrico convencional.

Universidad de Tianjin
Robot con organoide cerebral humano. Fotografía: Universidad de Taijin.

Un organoide no es un cerebro, sino la emulación de uno. Son una de las revoluciones recientes de la biotecnología, y es lo más parecido a generar un órgano interno humano en laboratorio. Fueron desarrollados para realizar investigaciones biomédicas en laboratorio sobre un tejido prácticamente igual al original, sin la limitación del consentimiento ético o el sufrimiento de los pacientes humanos. Aunque los primeros se lograron en 2006, ha sido en el período que transcurre entre los años 2013 a 2020 cuando se ha conseguido por fin emular cerebros, hígados, páncreas, pulmones, riñones y próstatas, entre otros. Este avance en un desarrollo pensado originalmente para la medicina ha permitido que los bioinformáticos puedan conectar el tejido neuronal a un chip de ordenador. Además los organoides pueden ser creados de formas distintas, en los ejemplos citados tenemos los chips cerebrales de Neuroplatform, cultivados a base de neuronas humanas comercializadas; y el organoide chino, que fue cultivado a partir de células madre, modificadas para convertirse en neuronas.

Las posibilidades de desarrollo de esta tecnología son tantas que mientras preparaba esta entrega se presentó en la Universidad de Tokyo el primer tejido facial humano vivo, que conectado a una malla robótica es capaz de sonreír. Ya conocíamos híbridos de máquina y tejido biológico, pero es la primera vez que este incluye ligamentos, y por tanto que puede hacer muecas similares a las de nuestro rostro. Según Shoji Takeuchi, director de la investigación, el objetivo de su trabajo es conseguir rostros de tejido vivo para los robots androides, a fin de que los sintamos tan cercanos a nosotros como una persona real. No imagino un desarrollo tecnológico y científico que se haya aproximado más a una ficción, la de la saga Terminator, cuando Arnold Schwarzenegger reparaba la piel de su rostro y su ojo ante el espejo. Y en realidad ese es el objetivo de la biotecnología informática, implantar algo parecido a un cerebro humano en una máquina.

Si le has dado al play, habrás comprobado que el resultado es tan pesadillesco como prehistórico. Terminator y Matrix aún están muy lejos en el futuro. Objetivamente, estamos solo en los inicios de un avance tecnológico que pretende sumar la inteligencia artificial, la robótica y la biotecnología para crear al robot tal como llevamos imaginándolo, gracias a la ficción, desde los años veinte. Tanto el ordenador como el robot descrito son tímidos pasos en el wetware que están muy lejos de acercarse a la capacidad del software convencional. Pero como en cualquiera de los avances que hemos visto en las últimas décadas, hay un punto de inflexión al cabo del cual todo va muy rápido. Pasó con internet, ha pasado con la IA, y podría pasar antes de lo que imaginamos con los robots y ordenadores híbridos.


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