De acordo com notícias de 7 de março, no Mobile World Congress em Barcelona, Espanha, a start-up australiana CorticalLabs lançou o primeiro biocomputador comercial CL1 do mundo baseado em células cerebrais humanas. O sistema usa agregados de neurônios bidimensionais cultivados em laboratório para atingir capacidades básicas de aprendizagem por meio de um mecanismo de feedback de sinal elétrico. A equipe diz que pode ser usado como uma IA biológica de baixo consumo para testes de drogas e pesquisas em neurociências.
A comunidade académica é cautelosa quanto ao seu potencial: os especialistas confirmam que, embora o sistema possa realizar tarefas simples como o jogo "Ping Pong", existe um conflito de gerações com inteligência complexa para a tomada de decisões; os especialistas em ética alertam que pode enfrentar o risco de despertar a consciência no futuro, mas a maioria dos investigadores enfatiza que o actual modelo semelhante ao cérebro contém apenas centenas de milhares de neurónios (menos complexos que os cérebros dos insectos) e não tem de todo as características da consciência autónoma.
A seguir está a tradução:
Numa tarde quente em Melbourne, no final do ano passado, centenas de milhares de células cerebrais humanas vivas foram armazenadas em caixas sobre uma mesa em Brunswick. Embora os neurônios sejam invisíveis a olho nu, Brett Kagan, diretor científico da start-up CorticalLabs, aponta para uma grande tela de monitor que exibe sinais semelhantes aos do eletrocardiograma. Esses sinais provam que células cerebrais saudáveis estão respondendo a informações de computadores próximos.
“Resumindo, eles estão aprendendo”, disse Kagan.
Kagan e sua equipe lançaram a primeira plataforma comercial de biocomputação, CL1, em uma cúpula tecnológica internacional em Barcelona, Espanha. Dentro do dispositivo, centenas de milhares de neurônios desenvolvidos em laboratório estão prestes a explodir, com números em algum lugar entre aqueles encontrados nos cérebros de formigas e baratas. Embora seja difícil até mesmo para criadores como o Dr. Kagan prever as aplicações específicas dessas células cerebrais, ele está animado para que outros pesquisadores e empresas de tecnologia explorem mais possibilidades: “Existem muitas possibilidades”.
A start-up com sede em Melbourne já se destacou na área de biocomputação. Em 2022, eles treinaram com sucesso neurônios em uma placa de Petri para jogar o videogame “Ping Pong”. Dr. Kagan revelou que esta tecnologia pode ser usada no futuro para "modelagem de doenças ou testes de drogas". Mas o seu objectivo final é usar estas pequenas colecções de neurónios para desenvolver uma inteligência artificial biológica. Este também é o foco de sua apresentação nesta conferência.
Outros cientistas que trabalham em áreas relacionadas apontam que, embora sistemas como o CL1 possam ter alguns usos e sejam divertidos de trabalhar em equipe, a tecnologia tem limitações.
O que é “inteligência artificial biológica”?
A ideia por detrás do sistema CL1 é que, uma vez que empresas como a Google e a OpenAI estão a tentar desenvolver uma inteligência artificial que funcione como um cérebro, porque não usar apenas os blocos de construção básicos do cérebro, os neurónios, para atingir este objectivo? Dr. Kagan disse: "A única coisa com 'inteligência geral' é o cérebro biológico." Ele enfatizou que as redes neuronais construídas em placas de Petri como o sistema CL1 não são inteligência artificial como ChatGPT ou DALL-E. O Dr. Kagan também tem expectativas relativamente baixas em relação às capacidades futuras de tais sistemas. “Não estamos tentando substituir as tarefas nas quais a IA se destaca atualmente”, disse ele.
No entanto, o Dr. Kagan acredita que as características inerentes aos neurônios são mais adequadas para cenários especiais, como pesquisas médicas. Em primeiro lugar, o consumo de energia é muito baixo. Atualmente, os modelos tradicionais de inteligência artificial consomem muita energia para produzir resultados, enquanto o sistema CL1 opera com apenas alguns watts. Em segundo lugar, o Dr. Kagan mencionou que o cérebro aprende muito rapidamente: "Humanos, ratos, gatos e até pássaros podem deduzir decisões complexas a partir de vestígios de dados. Esta é a deficiência da inteligência artificial existente."
Como “Dishbrain” aprendeu a jogar
O sistema CL1 não é grande, mais ou menos do tamanho de uma caixa de sapatos. Grande parte do sistema é projetada para abrigar e manter os neurônios vivos. Os neurônios têm altas exigências no ambiente de vida. O sistema precisa remover regularmente resíduos, repor nutrientes e prevenir a invasão de microorganismos indesejáveis. Mas a parte mais crucial é o chip, um pequeno dispositivo baseado em silício ao qual estão ligadas centenas de milhares de neurônios cerebrais humanos interconectados e desenvolvidos em laboratório.
Esses neurônios são produzidos convertendo células sanguíneas em células-tronco induzidas por meio de tecnologia de reprogramação em ambiente de laboratório e depois cultivando-as em neurônios. Dr. Kagan disse: "Essas células vêm de amostras de sangue fornecidas por voluntários. A quantidade de sangue coletada é equivalente a um exame físico regular, mas os neurônios transformados podem estabelecer uma rede sináptica no chip."
O chip “treina” os neurônios fornecendo pequenas quantidades de sinais aleatórios ou regulares: respostas corretas resultam em feedback ordenado, erros desencadeiam estimulação caótica. Após um período de treinamento, os neurônios começam a aprender a julgar qual é a resposta correta. É este mecanismo que permite ao sistema Dishbrain de primeira geração desenvolvido pela CorticalLabs aprender a jogar "Ping Pong". Embora sua taxa de sucesso de rebatidas fosse apenas um pouco melhor que o acaso, já era melhor que um sistema que recebia apenas estímulo, mas nenhum feedback. Desde então, o CorticalLabs tem atualizado continuamente o sistema, e também foram lançados software e hardware de suporte para cultivar neurônios e melhorar a precisão.
células cerebrais usadas em pesquisas
Embora permitir que os neurônios joguem pingue-pongue seja uma novidade, os cientistas vêm cultivando pequenos agregados de neurônios chamados organoides cerebrais há anos para uso em testes de drogas ou no estudo da formação do cérebro humano. Ernst Wolvetang, biólogo da Universidade de Queensland que há muito se dedica à pesquisa com células-tronco, acredita que os agregados de neurônios usados pelo CorticalLabs são relativamente simples. O CorticalLabs usa agregados de neurônios bidimensionais para agrupar os neurônios no chip, enquanto o laboratório do professor Wolwetang usa organoides cerebrais tridimensionais, que “contêm mais tipos de células e a rede de neurônios é mais complexa e sofisticada”.
Apesar das diferenças nos caminhos tecnológicos, o Professor Wolwetang ainda coopera com a start-up e acredita que ambas as partes têm vantagens complementares. "No início questionamos como as redes neurais bidimensionais poderiam aprender tão rapidamente", disse ele, "mas a CorticalLabs não apenas desenvolveu equipamentos sofisticados de cultura de neurônios, mas também projetou software e métodos de análise para verificar a capacidade de aprendizagem."
O professor Wolweitang planeja conectar os organoides cerebrais tridimensionais do tamanho de uma lentilha cultivados em seu laboratório ao sistema de software e hardware desenvolvido pela CorticalLabs para verificar se este órgão tridimensional possui um mecanismo de aprendizagem equivalente a uma rede neural bidimensional. Assim que for comprovado que os organoides cerebrais que ele desenvolveu têm a capacidade de aprender, o professor Wolweitang conduzirá pesquisas aprofundadas sobre o impacto das doenças neurodegenerativas na função de memória dos organoides cerebrais. Mas ele tem reservas quanto a equiparar o poder de computação dos neurônios em uma placa de Petri à IA: "Eu entendo essa linha de pensamento, afinal, essas redes neurais humanas aprendem a uma velocidade incrível. Mas aprender "Ping Pong" é uma coisa, tomar decisões complexas é outra. Reservo o julgamento nesta fase."
Questões éticas em uma placa de Petri
A pesquisadora de células-tronco do Murdoch Children's Research Institute, Silvia Velasco, usa organoides cerebrais para estudar a formação do córtex cerebral humano. Ela disse: “O córtex cerebral reflete melhor a singularidade do cérebro humano, e sua estrutura e padrões de desenvolvimento variam significativamente entre as espécies”. Ela acrescentou: “Como cientista envolvida na pesquisa de organoides cerebrais, muitas vezes penso sobre as questões éticas que podem surgir deste trabalho”.
Muitos cientistas nesta área e a equipe do CorticalLabs estão bem cientes de que suas pesquisas são sensíveis. Embora os organoides cerebrais atualmente em uso estejam longe de ser um cérebro real, há preocupações de que redes neurais maiores no futuro possam produzir consciência ou autoconsciência, e talvez até ganhar capacidades semelhantes às do cérebro. "Neste momento penso que esta preocupação é infundada. Seria uma grande perda não utilizar um sistema que poderia potencialmente curar doenças cerebrais graves", disse Velasco. "Mas temos que avaliar e antecipar os problemas potenciais que podem surgir da utilização destes modelos."
Dr. Kagan reconhece essas preocupações, mas acredita que o campo ainda está em sua infância e é difícil prever limites éticos. “Não podemos responder a isso, por isso estamos trabalhando com muitos bioeticistas”, disse ele. "Os sistemas independentes de células cerebrais que construímos são como circuitos e podem ser usados conforme necessário. Eles não terão as características da consciência. Testaremos e avaliaremos e, se houver riscos, ajustaremos o design para evitá-los."