Da decenni gli informatici cercano di emulare il cervello umano, replicando le sue reti neurali per costruire un’intelligenza artificiale (AI) con una maggiore potenza di elaborazione.
Ma quanto più sofisticate diventano quelle reti neurali artificiali, tanto più potenti diventano, e quanto più facciamo affidamento su di esse, tanto più energia consumano . E a volte il design originale della natura è semplicemente migliore per certi aspetti. Nell’ultima dimostrazione dell’efficienza della natura, una start-up svizzera ha appena lanciato un “biocomputer” che si collega a cellule cerebrali viventi e pulsanti e, secondo i suoi creatori, utilizza di conseguenza molta meno energia rispetto ai tradizionali computer basati su bit . Invece di limitarsi a integrare concetti biologici nell’informatica, la piattaforma online di FinalSpark “attinge” a gruppi sferici di cellule cerebrali umane coltivate in laboratorio chiamate organoidi . Un totale di 16 organoidi sono alloggiati all’interno di quattro array collegati a otto elettrodi ciascuno e a un sistema microfluidico che fornisce acqua e sostanze nutritive alle cellule. L’approccio, noto come wetware computing , in questo caso sfrutta le capacità dei ricercatori di coltivare organoidi in laboratorio, una tecnologia abbastanza nuova che consente agli scienziati di studiare quelle che sono essenzialmente mini repliche di singoli organi. L’ aumento degli organoidi come tecnica di ricerca popolare arriva in un momento in cui anche le reti neurali artificiali, che sono alla base di grandi modelli linguistici come Chat GPT, sono esplose nell’uso e nella potenza di elaborazione. FinalSpark sostiene che i cosiddetti bioprocessori, come il sistema di interfaccia cervello-macchina che stanno sviluppando, “consumano un milione di volte meno energia rispetto ai tradizionali processori digitali”.
Sebbene non disponiamo di numeri sul loro sistema specifico, sul suo consumo di energia o sulla potenza di elaborazione, il team di ricerca di FinalSpark afferma che l’addestramento di un singolo modello linguistico di grandi dimensioni come GPT-3, un precursore di GPT-4, ha richiesto 10 gigawattora o circa 6.000 volte l’energia che un cittadino europeo consuma in un anno. Nel frattempo, il cervello umano fa funzionare i suoi 86 miliardi di neuroni utilizzando solo una frazione di quell’energia: appena 0,3 kilowattora al giorno . Le tendenze tecnologiche indicano anche che il settore in forte espansione dell’intelligenza artificiale consumerà il 3,5% dell’elettricità globale entro il 2030. Il settore IT nel suo complesso è già responsabile di circa il 2% delle emissioni globali di CO2 . Chiaramente, sta diventando sempre più necessario trovare modi per rendere l’informatica più efficiente dal punto di vista energetico, e le sinergie tra le reti di cellule cerebrali e i circuiti informatici sono un ovvio parallelo da esplorare . FinalSpark non è il primo gruppo a provare a connettere sonde a sistemi biologici, o a tentare di programmare in modo affidabile le reti neurali in modo che eseguano specifiche funzioni input-output a comando. Nel 2023, i ricercatori negli Stati Uniti hanno costruito un bioprocessore che collegava l’hardware del computer agli organoidi cerebrali e il sistema ha imparato a riconoscere i modelli vocali . “Negli ultimi tre anni, la Neuropiattaforma è stata utilizzata con oltre 1.000 organoidi cerebrali, consentendo la raccolta di oltre 18 terabyte di dati”, scrivono il co-fondatore di FinalSpark Fred Jordan e i suoi colleghi nel loro articolo pubblicato , che è stato sottoposto a revisione paritaria. come altri studi scientifici. Anche se l’obiettivo finale potrebbe essere quello di approcci informatici nuovi ed efficienti dal punto di vista energetico, per ora il sistema viene utilizzato per consentire ai ricercatori di eseguire lunghi esperimenti sugli organoidi cerebrali, proprio come i suoi predecessori. Tuttavia, ci sono alcuni miglioramenti: il team di FinalSpark afferma che i ricercatori possono connettersi al suo sistema da remoto e i mini-cervelli possono essere sostenuti fino a 100 giorni, la loro attività elettrica misurata 24 ore su 24. “Attualmente, nel 2024, il sistema è disponibile gratuitamente per scopi di ricerca e numerosi gruppi di ricerca hanno iniziato a utilizzarlo per i loro esperimenti”, scrivono Jordan e colleghi . “In futuro, prevediamo di estendere le capacità della nostra piattaforma per gestire una gamma più ampia di protocolli sperimentali rilevanti per il calcolo wetware”, come l’iniezione di molecole e farmaci negli organoidi per i test, conclude il team . In ogni caso, aiutando la ricerca informatica o sugli organoidi , sarà emozionante vedere cosa riusciranno a ottenere i ricercatori. Lo studio è stato pubblicato su Frontiers in Artificial Intelligence .
