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Intelligenza artificiale (IA)

Questi scienziati stanno usando parti di cervello umano per addestrare l’intelligenza artificiale

Per migliorare l’efficienza dei sistemi di intelligenza artificiale i ricercatori stanno sfruttando gli organoidi cerebrali, piccoli cervelli creati in laboratorio grazie alla coltivazione di cellule staminali.
A cura di Elisabetta Rosso
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Nei laboratoti dell'Università dell’Indiana Bloomington è stato costruito costruito Brainoware, un biocomputer ibrido composto da tessuto cerebrale umano e circuiti elettronici convenzionali. “L’hardware informatico ispirato al cervello mira a emulare la sua struttura e i suoi principi di funzionamento, e potrebbe essere utilizzato per affrontare i limiti dell' intelligenza artificiale“, scrivono gli autori della ricerca su Nature Electronics. Feng Guo, bioingegnere, e co-autore dello studio, ha creato insieme al suo team un organoide cerebrale, un mini-cervello generato in laboratorio usando cellule staminali. In generale per organoidi si intendono le repliche (semplificate) degli organi umani. I ricercatori hanno poi collegato l’hardware del computer per inviare stimoli elettrici all’organoide e leggere l’attività neurale prodotta in risposta. I primi test hanno dimostrato che il sistema ibrido è in grado elaborare, apprendere, e ricordare le informazioni.

Da decenni gli scienziati cercano di costruire computer basati su sistemi biologici avanzati. Secondo Guo questi dispositivi potrebbero superare alcune sfide dei computer basati sul silicio, come i colli di bottiglia nell'elaborazione dei dati. In realtà i computer sono già molto più bravi a gestire i calcoli rispetto a un cervello umano che mantiene però il primato nell'elaborazione di informazioni complesse. "Questa è la prima dimostrazione dell'uso degli organoidi cerebrali", ha aggiunto Guo. “È emozionante vedere quali possono essere le potenzialità degli organoidi per la bioinformatica in futuro”.

Gli organoidi al servizio dell'intelligenza artificiale

La ricerca mira a costruire “un ponte tra l’intelligenza artificiale e gli organoidi”, ha spiegato Guo. Alcuni sistemi di intelligenza artificiale si basano su una rete di nodi interconnessi, nota come rete neurale, che funziona in modo simile al cervello. "Vogliamo capire se possiamo sfruttare la rete neurale biologica all'interno dell'organoide cerebrale per l'informatica". Secondo il team, la combinazione di organoidi e circuiti potrebbe consentire ai ricercatori di sfruttare la velocità, e l’efficienza energetica del cervello umano per migliorare l’intelligenza artificiale.

I test su Brainoware

Durante i test, quando è stata applicata una stimolazione elettrica, il sistema ha risposto ai segnali, e questo vuol dire, secondo il team, che molto probabilmente Brainoware è in grado di elaborare informazioni, e svolgere compiti senza supervisione. Hanno anche cercato di far risolvere al sistema formule matematiche, e far prevedere una mappa di Hénon, una rappresentazione dell’attività caotica.

In un test linguistico, invece, gli scienziati hanno affidato a Brainoware il compito di distinguere otto diversi interlocutori, tutti uomini giapponesi, registrati su un totale di 240 clip audio. Il sistema è migliorato dopo l’addestramento del suo algoritmo di base, passando da un’accuratezza del 51% al 78%.

I limiti degli organoidi

Lena Smirnova, assistente professore di sanità pubblica alla Johns Hopkins University, ha spiegato che gli organoidi cerebrali non sono in grado di sentire davvero il parlato, ma mostrano semplicemente “una reazione” agli impulsi di stimolazione elettrica provenienti dai clip audio. Inoltre non è ancora chiaro se il sistema sia in grado di apprendere più attività, e archiviare le informazioni a lungo termine. Tuttavia, aggiunge, "è davvero un'ottima dimostrazione che mostra le capacità degli organoidi cerebrali".

Un altro problema è come mantenere in vita gli organoidi. Le cellule devono essere coltivate e mantenute in incubatrici. E i compiti più complessi richiederanno “cervelli” più grandi, che sono ancora più difficili da conservare.

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