L’intelligenza artificiale è superata: gli scienziati annunciano l'”intelligenza organica”

Alessia Tomaselli : 5 Marzo 2023 08:37

I computer alimentati da cellule cerebrali umane possono sembrare fantascienza, ma un gruppo di ricercatori statunitensi ritiene che tali macchine, che fanno parte di un nuovo campo di studi chiamato “intelligenza organoide”, potrebbero plasmare il futuro. Ed hanno anche un piano per sì che tutto si realizzi.

Gli organoidi sono repliche in miniatura di organi e tessuti umani coltivati in laboratorio. Queste strutture tridimensionali, di solito derivate da cellule staminali, sono state utilizzate in laboratorio per quasi due decenni, dove gli scienziati sono stati in grado di evitare test dannosi sull’uomo o sugli animali, sperimentando su questi organi sostitutivi che rappresentavano reni, polmoni e altri organi.

Gli organoidi cerebrali non assomigliano in realtà a versioni minuscole del cervello umano, ma hanno la dimensione di un puntino e contengono neuroni in grado di svolgere funzioni simili a quelle del cervello, formando una moltitudine di connessioni.

Thomas Hartung, professore di salute e ingegneria ambientale presso la Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health e la Whiting School of Engineering di Baltimora, ha iniziato a coltivare organoidi cerebrali modificando campioni di pelle umana nel 2012.

Lui e i suoi colleghi prevedono di combinare la potenza degli organoidi cerebrali in un tipo di hardware biologico più efficiente dal punto di vista energetico rispetto ai supercomputer. Questi “biocomputer” impiegherebbero reti di organoidi cerebrali per rivoluzionare i test farmaceutici per malattie come l’Alzheimer, fornire informazioni sul cervello umano e cambiare il futuro dell’informatica.

“L’informatica e l’intelligenza artificiale hanno guidato la rivoluzione tecnologica, ma stanno raggiungendo un limite”, ha dichiarato Hartung, autore senior dello studio, in un comunicato.

“Il biocomputing è un enorme sforzo per compattare la potenza di calcolo e aumentarne l’efficienza per superare i nostri attuali limiti tecnologici”.

Il cervello umano e l’intelligenza artificiale

Sebbene l’intelligenza artificiale si ispiri ai processi di pensiero umani, la tecnologia non può replicare completamente tutte le capacità del cervello umano. Per questo motivo gli esseri umani possono utilizzare un CAPTCHA (Completely Automated Public Turing Test To Tell Computers and Humans Apart) basato su immagini o testo come misura di sicurezza online per dimostrare di non essere bot.

Il test di Turing, noto anche come gioco dell’imitazione, è stato sviluppato nel 1950 dal matematico e informatico britannico Alan Turing per valutare come le macchine mostrino un comportamento intelligente simile a quello umano.

Ma come si comporta un computer rispetto a un cervello umano?

Un supercomputer è in grado di elaborare enormi quantità di numeri più velocemente di un essere umano.

“Ad esempio, AlphaGo (l’IA che ha battuto il giocatore di Go numero 1 al mondo nel 2017) è stata addestrata sui dati di 160.000 partite”, ha detto Hartung. “Una persona per ottenere questo stesso risultato dovrebbe giocare cinque ore al giorno per più di 175 anni”. 

D’altra parte, il cervello umano è più efficiente dal punto di vista energetico, oltre che più abile nell’apprendimento e nel prendere decisioni logiche complesse. Qualcosa di elementare come la capacità di distinguere un animale da un altro è un compito che il cervello umano svolge facilmente e che un computer non può svolgere.

Frontier, un supercomputer da 600 milioni di dollari presso l’Oak Ridge National Laboratory in Tennessee, pesa ben 3.629 chilogrammi, con ogni armadio che pesa l’equivalente di due pick-up standard. A giugno la macchina ha superato la capacità di calcolo di un singolo cervello umano, ma ha utilizzato un milione di volte più energia, ha dichiarato Hartung.

“Il cervello è ancora inarrivabile per i computer moderni”, ha detto Hartung.

Come potrebbe funzionare un biocomputer

I pionieri delle cellule staminali John B. Gurdon e Shinya Yamanaka hanno ricevuto il premio Nobel nel 2012 per aver sviluppato una tecnica che ha permesso di generare cellule da tessuti completamente sviluppati come la pelle.

Questa ricerca innovativa ha permesso a scienziati come Hartung di sviluppare organoidi cerebrali che sono stati utilizzati per imitare cervelli viventi e per testare e identificare farmaci che possono comportare rischi per la salute del cervello.

Hartung ha ricordato che altri ricercatori gli avevano chiesto se gli organoidi cerebrali potessero pensare o raggiungere la coscienza. La domanda lo ha spinto a considerare la possibilità di fornire agli organoidi informazioni sul loro ambiente e su come interagire con esso.

“Questo apre la strada alla ricerca sul funzionamento del cervello umano”, ha detto Hartung, che è anche codirettore del Center for Alternatives to Animal Testing in Europa.

“Facendo ciò si può iniziare a manipolare il sistema, facendo cose che eticamente non si possono fare con i cervelli umani”.

Hartung 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 che Hartung utilizza attualmente dovrebbero essere ingranditi per ottenere l’OI, o intelligenza organoide. Ogni organoide ha circa il numero di cellule che si trovano nel sistema nervoso di un moscerino della frutta. Un singolo organoide è grande circa un terzo del cervello umano, il che significa che equivale a circa 800 megabyte di memoria.

“Sono troppo piccoli, ognuno contiene circa 50.000 cellule. Per l’OI, dovremmo aumentare questo numero a 10 milioni”, ha detto.

I ricercatori hanno anche bisogno di modi per comunicare con gli organoidi, per inviare loro informazioni e sapere ciò che gli organoidi stanno “pensando”.

Gli autori dello studio hanno sviluppato un progetto che comprende strumenti di bioingegneria e apprendimento automatico, oltre a nuove innovazioni. I ricercatori hanno scritto nello studio che la possibilità di utilizzare diversi tipi di input e output nelle reti di organoidi consentirebbe di svolgere compiti più complessi.

“Abbiamo sviluppato un dispositivo di interfaccia cervello-computer che è una sorta di cuffia EEG (elettroencefalogramma) per organoidi, che abbiamo presentato in un articolo pubblicato lo scorso agosto”, ha detto Hartung.

“Si tratta di un guscio flessibile densamente ricoperto di minuscoli elettrodi che possono sia captare i segnali dall’organoide che trasmetterglieli”.

Hartung spera che un giorno ci sia un canale di comunicazione vantaggioso tra l’IA e l’OI “che permetta a entrambe di esplorare le reciproche capacità”.

Usi dell’OI

Secondo i ricercatori, i contributi più significativi dell’intelligenza degli organoidi potrebbero manifestarsi nella medicina umana.

Gli organoidi cerebrali potrebbero essere sviluppati da campioni di pelle di pazienti con disturbi neurali, consentendo agli scienziati di testare l’impatto di diversi farmaci e altri fattori.

“Con l’OI potremmo studiare anche gli aspetti cognitivi delle condizioni neurologiche”, ha detto Hartung. “Per esempio, potremmo confrontare la formazione della memoria in organoidi derivati da persone sane e da pazienti affetti da Alzheimer e cercare di riparare i relativi deficit. Potremmo anche usare l’OI per verificare se alcune 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 con sviluppo normale con quelli di donatori affetti da autismo“, ha dichiarato in un comunicato la coautrice dello studio e co-investigatrice Lena Smirnova, professore assistente di salute e ingegneria ambientale alla Johns Hopkins.

“Gli strumenti che stiamo sviluppando per l’informatica biologica sono gli stessi 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 capire i meccanismi sottostanti al motivo per cui i pazienti hanno questi problemi di cognizione e disabilità”, ha detto la ricercatrice.

L’uso di organoidi cerebrali per creare un’intelligenza organica è ancora agli inizi. Lo sviluppo di un’intelligenza artificiale paragonabile a quella di un computer con la potenza cerebrale di un mouse potrebbe richiedere decenni, ha detto Hartung.

Ma ci sono già risultati promettenti che illustrano ciò che è possibile fare. Il coautore dello studio, il dottor Brett Kagan, responsabile scientifico dei Cortical Labs di Melbourne, in Australia, e il suo team hanno recentemente dimostrato che le cellule cerebrali possono imparare a giocare a Pong, un videogioco.

“Il loro team lo sta già testando con gli organoidi cerebrali”, ha detto Hartung. “E direi che replicare questo esperimento con gli organoidi soddisfa già la definizione di base dell’OI. Da qui in poi, si tratta solo di costruire la comunità, gli strumenti e le tecnologie per realizzare il pieno potenziale dell’OI”.

Organoidi cerebrali e etica

La creazione di organoidi cerebrali umani in grado di svolgere funzioni cognitive solleva una serie di problemi etici, tra cui la possibilità di sviluppare la coscienza o di provare dolore, e la possibilità che le persone le cui cellule sono state utilizzate per produrli abbiano dei diritti sugli organoidi.

“Una parte fondamentale della nostra visione è sviluppare l’OI in modo etico e socialmente responsabile”, ha dichiarato Hartung. “Per questo tutte le questioni etiche saranno costantemente valutate da team composti da scienziati, esperti di etica e pubblico, man mano che la ricerca si evolve”.

Includere il pubblico nella comprensione e nello sviluppo dell’intelligenza degli organoidi è fondamentale, ha scritto Julian Kinderlerer, professore emerito di diritto della proprietà intellettuale presso l’Università di Città del Capo in Sudafrica. Kinderlerer non ha partecipato al nuovo studio sull’OI.

“La società non può attendere passivamente le nuove scoperte; deve essere coinvolta nell’identificazione e nella risoluzione di possibili dilemmi etici e nell’assicurare che qualsiasi sperimentazione rientri nei confini etici”.

“Questo richiede un esame approfondito delle implicazioni etiche della tecnologia, in cui devono essere coinvolti anche gli esperti di etica. Dobbiamo garantire che ogni fase del processo sia condotta con integrità scientifica, pur riconoscendo che la questione più ampia è il potenziale impatto sulla società”.

Conclusioni

L’OI confonde la linea di demarcazione tra la cognizione umana e l’intelligenza delle macchine, 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 nell’affrontare le questioni etiche e morali che accompagnano questo tipo di progresso scientifico e deve farlo prima che la tecnologia precipiti nell’abisso morale.