Sembra che il Concetto di “IO” potrà presto assumere un nuovo significato, che va oltre a quello con cui Freud ha rivoluzionato gli studi sulla coscienza.
Computer alimentati da cellule cerebrali umane possono sembrare fantascienza, ma un team di ricercatori negli Stati Uniti crede fortemente che queste macchine, che fanno parte di un nuovo campo chiamato “intelligenza organoide”, potrebbero plasmare il nostro futuro – e adesso è nato un piano per raggiungere questo traguardo.
Gli organoidi sono tessuti cresciuti in laboratorio che assomigliano a organi. Queste strutture tridimensionali, solitamente derivate da cellule staminali, sono state utilizzate nei laboratori per quasi due decenni, dove gli scienziati sono stati in grado di evitare test dannosi sull’uomo o sugli animali sperimentando su sostituti di reni, polmoni e altri organi.
Gli organoidi cerebrali in realtà non assomigliano a versioni minuscole del cervello umano, ma a colture cellulari delle dimensioni della punta di una penna.
Contengono neuroni in grado di svolgere funzioni cerebrali, formando una moltitudine di connessioni.
Gli scienziati chiamano il fenomeno “l’intelligenza in un piatto”. Qui in Italia lo ribattezziamo “Un piatto di intelligenza”.
Il dottor Thomas Hartung
Il dottor Thomas Hartung, professore di salute ambientale e ingegneria presso la Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health e la Whiting School of Engineering di Baltimora, ha iniziato a coltivare organoidi cerebrali alterando campioni di pelle umana nel 2012.
Lui ei suoi colleghi immaginano di combinare il potere degli organoidi cerebrali in un tipo di hardware biologico più efficiente dal punto di vista energetico rispetto ai supercomputer.
Questi “bio computer” impiegherebbero reti di organoidi cerebrali per rivoluzionare potenzialmente i test farmaceutici per malattie come l’Alzheimer, fornire informazioni sul cervello umano e cambiare il futuro dell’informatica.
La ricerca che descrive il piano per l’intelligenza organoide delineata da Hartung e dai suoi colleghi è stata pubblicata martedì sulla rivista Frontiers in Science.
“L’informatica e l’intelligenza artificiale hanno guidato la rivoluzione tecnologica, ma stanno raggiungendo un limite”, ha affermato Hartung, autore senior dello studio, in una dichiarazione. “Il bio computing è un enorme sforzo per compattare la potenza di calcolo e aumentarne l’efficienza per superare i nostri attuali limiti tecnologici”.
Il cervello umano contro l’intelligenza artificiale
Sebbene l’intelligenza artificiale sia ispirata ai processi del pensiero umano, la tecnologia non può replicare completamente tutte le capacità del cervello umano.
Questa lacuna è il motivo per cui gli esseri umani possono utilizzare un CAPTCHA basato su immagini o testo, o Test di Turing pubblico completamente automatizzato per distinguere computer ed esseri umani, come misura di sicurezza online per dimostrare che non sono robot quando fanno magari un semplice login su un motore di ricerca.
Il test di Turing, noto anche come gioco dell’imitazione, è stato sviluppato nel 1950 dal matematico e informatico britannico Alan Turing per valutare in che modo le macchine mostrano un comportamento intelligente simile a quello di un essere umano.
Computer contro cervello umano, chi vince?
Un supercomputer può elaborare enormi quantità di numeri più velocemente di quanto possa fare un essere umano.
Alysson R. Muotri, Ph.D, è professore alla University of California San Diego School of Medicine.
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“Ad esempio, AlphaGo (l’intelligenza artificiale che ha battuto il giocatore di Go n. 1 al mondo nel 2017) è stato addestrato sui dati di 160.000 giochi”, ha affermato Hartung. “Una persona dovrebbe giocare cinque ore al giorno per più di 175 anni per provare tutti questi giochi”.
D’altra parte, un cervello umano è più efficiente dal punto di vista energetico, nonché migliore nell’apprendimento e nel prendere decisioni logiche complesse. Qualcosa di così basilare come essere in grado di distinguere un animale da un altro è un compito che il cervello umano compie facilmente e che un computer non può eseguire.
Frontier, un supercomputer da 600 milioni di dollari presso l’Oak Ridge National Laboratory nel Tennessee, pesa ben 3.6 tonnellate, con ogni armadio che pesa l’equivalente di due furgoni.
La macchina ha superato la capacità computazionale di un singolo cervello umano a giugno, ma ha utilizzato un milione di volte più energia, ha detto Hartung.
“Il cervello è ancora ineguagliato dai computer moderni”, ha dichiarato Hartung.
“I cervelli hanno anche una straordinaria capacità di immagazzinare informazioni, stimata in 2.500 (terabyte)”, ha aggiunto. “Stiamo raggiungendo i limiti fisici dei computer al silicio perché non possiamo racchiudere più transistor in un minuscolo chip”.
Come potrebbe funzionare un biocomputer
I pionieri delle cellule staminali John B. Gurdon e Shinya Yamanaka hanno ricevuto un premio Nobel nel 2012 per aver sviluppato una tecnica che ha permesso di generare cellule da tessuti completamente sviluppati, come la pelle.
La ricerca pionieristica ha permesso a scienziati come Hartung di sviluppare organoidi cerebrali che sono stati utilizzati per imitare i cervelli viventi e testare e identificare farmaci che potrebbero comportare rischi per la salute del cervello.
Hartung ha ricordato che gli è stato chiesto da altri ricercatori se gli organoidi cerebrali potessero pensare o raggiungere la coscienza. La domanda lo ha spinto a prendere in considerazione la possibilità di fornire informazioni agli organoidi sul loro ambiente e su come interagire con esso.
“Questo apre la strada alla ricerca su come funziona il cervello umano”, ha affermato Hartung, che è anche co direttore del Centro per le alternative alla sperimentazione animale in Europa. “Così puoi iniziare a manipolare il sistema, facendo cose che non puoi fare eticamente con i cervelli umani.”
Cos’è l’intelligenza Organoide?
Arthur definisce l’intelligenza organoide come “la riproduzione di funzioni cognitive, come l’apprendimento e l’elaborazione sensoriale, in un modello di cervello umano cresciuto in laboratorio”.
Gli organoidi cerebrali attualmente utilizzati da Hartung dovrebbero essere ampliati per l’OI, o intelligenza organoide.
Ogni organoide ha all’incirca il numero di cellule che si troverebbero nel sistema nervoso di un moscerino della frutta. Un singolo organoide è circa un tremilionesimo delle dimensioni del cervello umano, il che significa che è l’equivalente di circa 800 megabyte di memoria.
“Sono troppo piccoli, ciascuno contenente circa 50.000 cellule. Per IO, dovremmo aumentare questo numero a 10 milioni “, ha affermato.
I ricercatori hanno anche bisogno di modi per comunicare con gli organoidi al fine di inviare loro informazioni e ricevere letture di ciò che gli organoidi “pensano”. Gli autori dello studio hanno sviluppato un progetto che include strumenti di bioingegneria e apprendimento automatico, insieme a nuove innovazioni. Consentire diversi tipi di input e output attraverso le reti di organoidi consentirebbe compiti più complessi, hanno scritto i ricercatori nello studio.
“Abbiamo sviluppato un dispositivo di interfaccia cervello-computer che è una sorta di tappo EEG (elettroencefalogramma) per gli organoidi, che abbiamo presentato in un articolo pubblicato lo scorso agosto”, ha affermato Hartung. “È un guscio flessibile che è densamente ricoperto da minuscoli elettrodi che possono sia raccogliere segnali dall’organoide, sia trasmettergli segnali”.
Hartung spera che un giorno ci sarà un canale di comunicazione vantaggioso tra AI e IO”che consentirebbe ai due di esplorare le reciproche capacità”.
Come utilizzare IO (intelligenza Organica)
I contributi di maggior impatto dell’intelligenza organoide potrebbero manifestarsi nella medicina umana, hanno detto i ricercatori.
Gli organoidi cerebrali potrebbero essere sviluppati da campioni di pelle di pazienti con disturbi neurali, consentendo agli scienziati di testare come diversi farmaci e altri fattori potrebbero influenzarli.
“Con l’OI, potremmo studiare anche gli aspetti cognitivi delle condizioni neurologiche”, ha affermato Hartung.
“Ad esempio, potremmo confrontare la formazione della memoria negli organoidi derivati da persone sane e da malati di Alzheimer, e cercare di riparare i relativi deficit.
Potremmo anche usare l’OI per verificare se determinate sostanze, come i pesticidi, causano problemi di memoria o di apprendimento”.
Gli organoidi cerebrali potrebbero anche aprire un nuovo modo di comprendere la cognizione umana.
“Vogliamo confrontare gli organoidi cerebrali di donatori tipicamente sviluppati con gli organoidi cerebrali di donatori con autismo”, ha detto in una dichiarazione la coautrice dello studio e co-investigatrice Lena Smirnova, assistente professore di salute ambientale e ingegneria della Johns Hopkins.
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“Gli strumenti che stiamo sviluppando per il calcolo biologico sono gli stessi strumenti che ci permetteranno di comprendere i cambiamenti nelle reti neuronali specifiche per l’autismo, senza dover usare animali o accedere ai pazienti, in modo da poter comprendere i meccanismi alla base del perché i pazienti hanno queste cognizioni problemi e menomazioni”, ha detto.
L’utilizzo di organoidi cerebrali per creare intelligenza organoide è ancora agli inizi. Lo sviluppo di IO paragonabile a un computer con la potenza cerebrale di un mouse potrebbe richiedere decenni, ha affermato Hartung.
Ma ci sono già risultati promettenti che illustrano ciò che è possibile. Il coautore dello studio, il dottor Brett Kagan, direttore scientifico presso i Cortical Labs di Melbourne, in Australia, e il suo team hanno recentemente dimostrato che le cellule cerebrali possono imparare a giocare a Pong, il videogioco.
“Il loro team lo sta già testando con organoidi cerebrali”, ha detto Hartung. “E direi che replicare questo esperimento con organoidi soddisfa già la definizione di base di IO. Da qui in poi, si tratta solo di costruire la comunità, gli strumenti e le tecnologie per realizzare il pieno potenziale di IO”.
L’etica degli organoidi cerebrali
La creazione di organoidi del cervello umano in grado di svolgere funzioni cognitive solleva una serie di preoccupazioni etiche, tra cui se esse possono sviluppare coscienza o provare dolore e se coloro le cui cellule sono state utilizzate per produrli hanno diritti in merito agli organoidi.
“Una parte fondamentale della nostra visione è sviluppare l’IO in modo etico e socialmente responsabile”, ha affermato Hartung. “Per questo motivo, abbiamo collaborato con esperti di etica fin dall’inizio per stabilire un approccio di ‘etica incorporata’. Tutte le questioni etiche saranno continuamente valutate da team composti da scienziati, esperti di etica e pubblico, man mano che la ricerca si evolve”.
Coinvolgere il Pubblico
Includere il pubblico nella comprensione e nello sviluppo dell’intelligenza organoide è fondamentale, ha scritto Julian Kinderlerer, professore emerito di diritto della proprietà intellettuale presso l’Università di Città del Capo in Sudafrica, in una prospettiva politica pubblicata separatamente. Kinderlerer non è stato coinvolto nel nuovo studio IO.
“Stiamo entrando in un nuovo mondo, dove l’interfaccia tra esseri umani e costrutti umani offusca le distinzioni”, ha scritto Kinderlerer. “La società non può attendere passivamente nuove scoperte; deve essere coinvolto nell’identificazione e nella risoluzione di possibili dilemmi etici e nell’assicurare che qualsiasi sperimentazione rientri in confini etici ancora da determinare.
Osservare lo sviluppo dell’intelligenza artificiale come ChatGPT ha indotto alcuni a chiedersi quanto i computer siano vicini a superare il test di Turing, scrive Gary Miller, vice preside per la strategia di ricerca e l’innovazione e professore di scienze della salute ambientale alla Columbia University di New York City, in un articolo separato di Viewpoint pubblicato martedì. Miller non è stato coinvolto nello studio della Johns Hopkins.
Confronto tra IO e Chat Gpt
Sebbene ChatGPT possa raccogliere informazioni in modo efficiente su Internet, non può reagire a un cambiamento di temperatura come può fare un sistema cellulare in coltura, hanno riferito gli studiosi.
“I sistemi organoidi cerebrali potrebbero mostrare aspetti chiave di intelligenza e sensibilità”, ha scritto Miller.
“Ciò richiede un esame approfondito delle implicazioni etiche della tecnologia, in cui devono essere inclusi gli esperti di etica. Dobbiamo garantire che ogni fase del processo sia condotta con integrità scientifica, pur riconoscendo che il problema più grande è il potenziale impatto sulla società. L’OI offusca il confine tra cognizione umana e intelligenza artificiale, e la tecnologia e la biologia stanno avanzando a una velocità che potrebbe superare le discussioni etiche e morali necessarie. Questo campo emergente deve adottare un approccio vigoroso per affrontare le questioni etiche e morali che derivano da questo tipo di progresso scientifico e deve farlo prima che la tecnologia precipiti nell’abisso morale”.
(Fonte: Studio Frontiers)
