Como se fosse um filme de ficção científica, pesquisadores da startup suíça FinalSpark desenvolveram uma biocomputador para usar células cerebrais vivas em lugar dos circuitos tradicionais. A máquina inovadora consumiu muito nos testes menos energia do que um computador típico, segundo afirmação feita pelos criadores em artigo publicado em inglês na publicação cientifica Frontiers in Artificial Intelligence e que pode ser lido no original clicando neste link.
Além disso, destacaram a capacidade da plataforma de hospedar 16 organoides, unidos ao objetivo de criar o primeiro processador biológico. Um organoide é um órgão-seminal tridimensional cultivado em laboratórios especializados em medicina regenerativa e contribuem para estudar doenças em pacientes. “Sabemos que um projeto tão ambicioso só pode ser alcançado através da colaboração internacional, diz o cofundador da FinalSpark, Fred Jordan.
A equipe de pesquisa usou mil organoides por três anos, que permitiu a recolha de mais de 18 terabytes de dados. Durante anos, especialistas construíram sistemas de inteligência artificial capaz de imitar o poder do cérebro humano. A criação marca o início de uma nova era da computação com um impacto ambiental significativamente menor, disseram especialistas.
Configuração biológica
No relato que consta na publicação cientifica, os pesquisadores descrevem a configuração biológica do estudo. “O material biológico usado em nossa plataforma é feito de esferóides cerebrais [também chamados de minibrânios, organoides cerebrais ou neuroesferas desenvolvido a partir de células-tronco neurais (NSCs) derivadas de iPSC humanas”.
E prosseguem: “Com base nas diretrizes recentes para esclarecer a nomenclatura para definição de modelos celulares 3 D do sistema nervoso, podemos chamar esses esferóides cerebrais de “organoids” do prosencéfalo (FOs). A geração de organoides cerebrais a partir de NSCs já foi descrita para ambos os camundongos e modelos humanos. Nosso protocolo é baseado nas seguintes etapas: fase de expansão das NSCs, indução da estrutura 3 D, etapas de diferenciação (usando GDNF e BDNF) e fase de maturação.”
Software
O núcleo do sistema conta com um notebook computacional que dá acesso a 3 recursos: 1. Um banco de dados onde todas as informações relativas ao sistema Neuroplatform são armazenadas. 2. O software Intan rodando em um PC dedicado, que é usado para:
- Registrar o número de picos detectados em uma janela de tempo de 200 ms
- Definição de parâmetros de estimulação
Os registros da Neuroplataforma monitoraram os dados 24 horas por dia, 7 dias por semana, usando o InfluxDB, um banco de dados projetado para séries temporais. Outras opções também estão disponíveis.
A atividade elétrica dos neurônios também é registrada 24 horas por dia, 7 dias por semana, a uma taxa de amostragem de 30 kHz. Para minimizar o volume de dados armazenados, projetamos um processo dedicado que se concentra em eventos significativos, como cruzamentos de limiar que provavelmente serão devidos a potenciais de ação (picos). O pseudocódigo seguinte ilustra a abordagem implementada:
- – Cada buffer de gravação de 1 minuto no banco de dados
- – Cada 33 μs
- – Para cada eletrodo
- – Se, na hora certa t, a tensão excede um limite T
- – Armazene (no buffer) 3 ms de dados [t-1 ms, t+ 2 ms]
- – Cada atualização 3 s T
Serviço:
1) Veja os neurônios trabalhando em tempo real, clicando neste link.
2) A íntegra da apresentação do estudo na publicação cientifica, que pode ser acessado no idioma inglês neste link.
