Inteligência Organoide: Minicérebros poderão virar biocomputadores?

Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/03/2023

Este é o processador biológico vislumbrado pelos pesquisadores: Um mincérebro encapsulado dentro de um biochip.
[Imagem: Lena Smirnova et al. - 10.3389/fsci.2023.1017235]

Computador com neurônios em lugar de transistores

Será que os computadores do futuro poderão ser construídos com células humanas cultivadas em laboratório, em lugar dos transistores eletrônicos feitos de silício?

Lena Smirnova e Thomas Hartung, da Universidade Johns Hopkins, nos EUA, não apenas acreditam que sim, mas que os primeiros protótipos "poderão ser desenvolvidos durante nosso tempo de vida".

O interesse na chamada biocomputação, ou computação de base biológica, é antigo e já foram feitas várias demonstrações em nível de circuitos básicos.

Mas Smirnova e Hartung querem incluir na equações todos os recentes desenvolvimentos dos chamados organoides cerebrais, ou minicérebros, pequenos aglomerados de células cerebrais desenvolvidos a partir de células-tronco, que estão sendo criados para estudar como o cérebro se desenvolve e, no futuro, tentar consertar e tratar cérebros que sofreram traumas e doenças neurodegenerativas.

"[Os organoides cerebrais] abriram o campo de pesquisas sobre como o cérebro humano funciona porque você pode começar a manipular o sistema, fazendo coisas que você não pode eticamente fazer com cérebros humanos," disse Hartung.

Arquitetura da inteligência organoide para computação biológica.
[Imagem: Lena Smirnova et al. - 10.3389/fsci.2023.1017235]

Inteligência organoide

O conceito de inteligência organoide proposto pela equipe envolve desenvolver a computação de base biológica usando culturas 3D de células cerebrais humanas, os organoides cerebrais, além de tecnologias de interface cérebro-máquina - outras equipes já criaram interfaces para comunicação com os minicérebros.

Embora os organoides atuais estejam sendo usados em pesquisa básica de neurociência, pensar em colocá-los para fazer computação sob demanda exigirá ampliar os organoides, criando estruturas tridimensionais mais complexas mas, sobretudo, capazes de viver mais.

Mas isso só resolverá a questão biológica: A seguir, será necessário desenvolver neles as células e os genes associados ao aprendizado, e, posteriormente, fazer sua conexão com dispositivos de entrada e saída, para que os dados possam ser inseridos e os resultados da computação lidos.

"A inteligência organoide requer novos modelos, algoritmos e tecnologias de interface para se comunicar com os organoides cerebrais, entender como eles aprendem e computam, e processar e armazenar as enormes quantidades de dados que irão gerar," reconhecem os pesquisadores.

Também não será meramente uma questão de ciência da computação: Se ninguém espera que um computador tradicional desenvolva consciência, tudo fica mais nebuloso quando começarmos a desenvolver cérebros capazes de fazer computações e se comunicar com o mundo exterior.

"Garantir que a inteligência organoide se desenvolva de maneira ética e socialmente responsiva requer uma abordagem de 'ética incorporada', na qual equipes interdisciplinares e representativas de especialistas em ética, pesquisadores e membros do público identifiquem, discutam e analisem questões éticas e as utilizem para embasar as pesquisas e trabalhos futuros," propõe a equipe.

As expectativas (em cima) e a realidade (embaixo) com destaque (embaixo à direita) para a imagem ampliada de um minicérebro construído pela equipe (neurônios em magenta, núcleos celulares em azul e outras células de suporte em vermelho e verde).
[Imagem: Jesse Plotkin/JHU]

Biocomputação cerebral

Cada organoide cerebral desenvolvido pela equipe contém cerca de 50.000 células, aproximadamente do tamanho do sistema nervoso de uma mosca da fruta.

Mas os pesquisadores acreditam que isso já é suficiente para começar a pensar na construção de um computador biológico, dando os primeiros passos rumo ao que eles chamam de "inteligência organoide", que consiste essencialmente em transformar um minicérebro em uma CPU.

Quando conseguirmos aumentar a escala dos organoides cerebrais e treiná-los com inteligência artificial, Hartung prevê um futuro em que os biocomputadores poderão superar a velocidade de computação atual gastando muito menos energia.

Smirnova e Hartung não dizem exatamente qual é a expectativa de vida que têm, já que esperam testemunhar os primeiros protótipos funcionando, mas reconhecem que estamos longe de obter os primeiros resultados práticos.

"Levará décadas até atingirmos o objetivo de algo comparável a qualquer tipo de computador," reconheceu Hartung. "Mas, se não começarmos a criar programas de financiamento para isso, será muito mais difícil."

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