L’hardware informatico ispirato al cervello mira a emulare la struttura e i principi di funzionamento del cervello e potrebbe essere utilizzato per affrontare le attuali limitazioni delle tecnologie di intelligenza artificiale. Tuttavia, i chip di silicio ispirati al cervello sono ancora limitati nella loro capacità di imitare completamente la funzione cerebrale poiché la maggior parte degli esempi sono costruiti su principi elettronici digitali.
Nella nuova ricerca i bioingegneri del Dipartimento di Ingegneria dei Sistemi Intelligenti dell’Università dell’Indiana, a Bloomington, affermano che il loro studio è un passo importante nel dimostrare come le reti neurali dei computer ispirate al cervello possano migliorare le capacità dell’intelligenza artificiale.
Il team ha coltivato fasci di cellule staminali specializzate che si sono sviluppate in neuroni, il componente principale del cervello. Un cervello tipico è composto da 86 miliardi di neuroni, ciascun neurone è connesso a un massimo di 10.000 altri neuroni. La sfera di neuroni, nota come organoide, creata nel laboratorio è larga meno di un nanometro. Era collegato tramite una serie di elettrodi a un circuito stampato, dove algoritmi di apprendimento automatico decodificavano le risposte dell'organoide.
In questa loro creazione, chiamata Brainoware, il calcolo viene eseguito inviando e ricevendo informazioni dall’organoide cerebrale utilizzando un array multielettrodo ad alta densità. Applicando la stimolazione elettrica spaziotemporale, si ottengono dinamiche non lineari e proprietà di memoria in dissolvenza, nonché apprendimento non supervisionato dai dati di addestramento rimodellando la connettività funzionale degli organoidi.
Dopo un breve periodo di formazione, Brainoware è stato in grado di distinguere le voci di otto soggetti in base alla diversa pronuncia delle vocali. Il sistema ha raggiunto un tasso di precisione del 78%. È stato anche in grado di prevedere con successo una mappa Henon, un costrutto matematico nel campo delle dinamiche caotiche, con maggiore precisione rispetto a una rete artificiale.
Una futura applicazione per i sistemi di bioinformatica riguarda lo studio delle malattie neurologiche come l'Alzheimer. La possibilità di attingere all’attività cellulare apre anche la porta alla decodifica dell’attività delle onde cerebrali durante il sonno e possibilmente alla registrazione dei sogni. Tuttavia, ci sono le sfide che rimangono, tra cui il compito di mantenere gli organoidi sani e ben nutriti, un compito 24 ore su 24, 7 giorni su 7 e potrebbero volerci decenni prima che si possano creare sistemi generali di bioinformatica, affermano i ricercatori.
