La vida moderna está moldeada por nuestras interacciones con objetos impulsados por computadoras, pero las demandas energéticas y la necesidad de mayor velocidad de los chips tradicionales basados en silicio han impulsado a los investigadores a buscar alternativas. Una de las propuestas más innovadoras implica aprovechar el poder de las neuronas humanas, y la empresa australiana Cortical Labs ha anunciado recientemente la primera computadora biológica comercializada, la CL1.
La computadora biológica CL1, desarrollada por Cortical Labs, representa un avance significativo en la tecnología informática al utilizar neuronas humanas. Este innovador sistema no solo está diseñado para la investigación biomédica crucial, como el desarrollo de fármacos y la comprensión de enfermedades neurodegenerativas, sino que también tiene el potencial de revolucionar la informática con su promesa de mayor velocidad y eficiencia energética en comparación con los sistemas tradicionales basados en silicio. La actual dependencia de los chips de silicio, omnipresentes en los dispositivos modernos, presenta desafíos relacionados con el consumo de energía y agua durante la fabricación, lo que impulsa la búsqueda de alternativas como los nanotubos de carbono y el grafeno. La CL1, sin embargo, supera los límites al integrar componentes biológicos vivos en un sistema informático.
En el núcleo de la funcionalidad de la CL1 se encuentran células cerebrales cultivadas en laboratorio, específicamente neuronas humanas derivadas de células madre. Estas neuronas están alojadas dentro de un sistema sofisticado que les permite recibir y procesar información de un programa de hardware, una desviación de los cultivos neuronales in vitro típicos que exhiben principalmente actividad eléctrica autónoma. Hon Weng Chong, fundador y director de Cortical Labs, enfatiza que este enfoque está impulsado por la creciente demanda de inteligencia artificial y la necesidad de comprender los orígenes biológicos de la inteligencia, ya que la inteligencia humana y animal son los únicos ejemplos conocidos de inteligencia generalizada. Este sistema permite la creación de simulaciones que las neuronas pueden procesar activamente, imitando la interacción dinámica de las neuronas dentro de un organismo vivo.
Mantener la viabilidad y funcionalidad de este sistema mitad orgánico, mitad máquina es crucial. La CL1 presenta una intrincada estructura interna que regula meticulosamente el flujo de gases, opera bombas y mantiene una temperatura estable de alrededor de 37 grados Celsius (98ºF), reflejando la temperatura del cuerpo humano. Una solución rica en nutrientes se suministra continuamente a las células a través de unidades de filtración, que separan el fluido limpio de los desechos. El mantenimiento regular, específicamente el reemplazo de los cartuchos de filtración cada seis meses, es necesario para evitar la acumulación de proteínas en la membrana y asegurar la supervivencia de las neuronas. Además, el sistema controla cuidadosamente los niveles de pH para evitar que el entorno se vuelva demasiado ácido o alcalino, imitando aún más las condiciones fisiológicas necesarias para la salud neuronal.
Operacionalmente, la CL1 utiliza un sistema de inteligencia biológica llamado bioS, que permite a los usuarios ejecutar código y realizar tareas informáticas a través de las neuronas integradas. La conexión perfecta entre los componentes biológicos y tecnológicos se facilita mediante un microprocesador que actúa como interfaz, recibiendo y transmitiendo impulsos eléctricos hacia y desde las células nerviosas. Esta intrincada interacción permite la traducción de comandos digitales en respuestas biológicas y viceversa, formando la base de las capacidades computacionales de la CL1.
Si bien la CL1 tiene un precio significativo de aproximadamente $35,000, sus usuarios previstos son investigadores y científicos en lugar del público en general. El dispositivo requiere un entorno de laboratorio para apoyar el crecimiento y el mantenimiento de los cultivos neuronales, y Cortical Labs está evaluando cuidadosamente a los clientes potenciales para asegurar que posean la experiencia necesaria para manejar y utilizar el sistema de manera efectiva. Aunque la CL1 tiene un sistema abierto con puertos USB para la conectividad, su aplicación principal reside dentro de la comunidad científica, particularmente en los campos de la investigación biomédica y la neuroinformática.
Más allá de sus aplicaciones inmediatas en el desarrollo de fármacos y la comprensión de la función cerebral, Cortical Labs visualiza la CL1 como un catalizador para una nueva era de la informática. Hon Weng Chong destaca el potencial de un procesamiento significativamente más rápido, menores requisitos de datos y, lo más notable, un consumo de energía sustancialmente menor en comparación con los sistemas informáticos convencionales. Señala que una GPU típica utilizada en centros de datos para cargas de trabajo de IA puede consumir más de 3.7 millones de vatios anualmente, mientras que la CL1 opera dentro de un rango de 850 a 1,000 vatios. Con las actividades digitales que actualmente representan el 7% del consumo mundial de electricidad, la eficiencia energética de la computación biológica presenta una alternativa convincente.
Chong enfatiza las ventajas inherentes de las neuronas, describiéndolas como “autoprogramables, infinitamente flexibles y el resultado de cuatro mil millones de años de evolución”. También señala que esta tecnología puede facilitar estudios sin la necesidad de pruebas con animales, aunque Cortical Labs utilizó neuronas de ratón en un proyecto anterior. En este esfuerzo anterior, un prototipo que contenía 800,000 neuronas humanas y animales fue entrenado con éxito para jugar al videojuego Pong. Este experimento, que marcó una fase crucial en la investigación de la empresa durante los últimos cuatro años, tenía como objetivo comprender cómo aprenden las neuronas, los tipos de información que pueden procesar y cómo debe codificarse esa información.
El experimento Pong produjo valiosos conocimientos sobre las características de estas unidades de computación biológica. Los hallazgos, publicados en la revista científica Nature Communications en 2023, exploraron el concepto de criticidad neuronal. Esta teoría propone que el cerebro opera en un punto crítico, equilibrando el orden y el caos, para optimizar el procesamiento de la información, la formación de la memoria y la adaptabilidad. Este concepto tiene el potencial de revolucionar no solo la neuroinformática, sino también la computación biológica de manera más amplia, un campo que investiga tanto el uso de sistemas biológicos para el procesamiento de la información como la aplicación de principios de evolución biológica para desarrollar nuevos algoritmos para la resolución de problemas complejos.
De cara al futuro, Cortical Labs planea mejorar la accesibilidad y el potencial de colaboración de la CL1 a través de la plataforma Cortical Cloud, cuyo lanzamiento está previsto para julio de 2025. Este servicio basado en la nube, que ya cuenta con más de 1,000 suscriptores, permitirá a los investigadores y desarrolladores manipular neuronas de forma remota y ejecutar experimentos y código en el sistema bioS. Chong afirma que el objetivo es compartir abiertamente esta información con la comunidad investigadora, fomentando la colaboración y permitiendo a otros integrar esta tecnología innovadora en sus propios proyectos, acelerando aún más los avances en la computación biológica.
El CL1, una innovadora computadora biológica que utiliza neuronas humanas, promete una nueva era de la computación con un consumo de energía significativamente reducido y capacidades de procesamiento mejoradas. Desarrollado por Cortical Labs, su objetivo es revolucionar el desarrollo de fármacos, la investigación en neurociencia y potencialmente allanar el camino hacia un futuro donde la computación imite la eficiencia y adaptabilidad del cerebro humano, un cambio que podría redefinir nuestra relación con la tecnología y acelerar el descubrimiento científico.
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