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Robot con cerebro de rata
El nuevo robot de Steve Potter probablemente nunca llegaría a la segunda ronda de Battlebots . Del tamaño de una taza de café, el robot cilíndrico se desliza a través de un corralito redondo del tamaño de un metro en un camino aparentemente caótico. Pero este robot es un pensador, no un luchador, y piensa con una red de neuronas, extraídas de embriones de rata, que reside a unos metros de distancia en un chip de silicio activado por electrodo.
El dispositivo, que Potter llama híbrido, es en esencia un robot controlado por ratas y marca la primera instancia en la que se han utilizado neuronas cultivadas para controlar un mecanismo robótico. Y aunque los movimientos del híbrido pueden parecer menos elegantes, el conocimiento adquirido podría conducir a chips de computadora modelados en sistemas biológicos, y tal vez incluso a computadoras que incorporen componentes biológicos. Es posible que algún día esas computadoras aprendan, se reparen por sí mismas y realicen ciertas tareas, como el dictado, en las que los sistemas basados en binarios son miserables. Estoy apostando toda mi carrera por el hecho de que hay un mundo de propiedades emergentes en estas redes neuronales del que no sabemos nada, dice Potter, quien es profesor de ingeniería biomédica en el Instituto de Tecnología de Georgia.
En su experimento, Potter coloca una gota de solución que contiene miles de células neuronales de rata en un chip de silicio que está incrustado con 60 electrodos conectados a un amplificador. Las señales eléctricas que las células se disparan entre sí son captadas por los electrodos que luego envían la señal amplificada a una computadora. La computadora, a su vez, transmite de forma inalámbrica los datos al robot.
El robot luego manifiesta esta actividad neuronal con movimiento físico, cada uno de sus movimientos es un resultado directo de las neuronas que se comunican con las neuronas. Y el robot también envía información a las células. Equipado con sensores de luz, el robot recibe información sobre su ubicación en el parque a partir de señales infrarrojas que recubren los bordes.
Estos datos de proximidad se envían de regreso a través de la computadora y dentro de las celdas como pulsos eléctricos. Por un lado, registramos la actividad de las células y las usamos para controlar los motores del robot, y por el otro, tomamos la información sensorial del robot y la traducimos en estímulos para las células en el plato, dice Potter. Todo este ciclo de retroalimentación tarda menos de una décima de segundo. Básicamente, tomamos estas células en un plato y les devolvimos un cuerpo.
Potter registra los patrones de señalización neuronal durante largos períodos de tiempo con una cámara de alta velocidad. Está buscando evidencia de que las células están aprendiendo de la retroalimentación y ha observado que algunos estímulos de hecho causan cambios en las células del cerebro que duran varios días. El cerebro 'definitivamente se está desarrollando', dice.
Según Rolf Pfeifer, profesor de informática en la Universidad de Zurich, Suiza, este trabajo puede tener implicaciones para la construcción de sistemas informáticos autorreparables. El sustrato neuronal tiene esta capacidad de autorreparación y una enorme plasticidad que todavía falta en los sistemas tecnológicos estándar, dice Pfeifer. Así que puedo imaginarme que cuando tiene aplicaciones informáticas en las que algunos aspectos realmente requieren un comportamiento adaptativo, es posible que pueda combinar sustratos biológicos con tecnología estándar.
Actualmente, Steven DeWeerth, profesor de ingeniería eléctrica en Georgia Tech, está utilizando los hallazgos de Potter para construir circuitos reales en silicio, aunque este trabajo aún es preliminar. Potter puede ver que el conocimiento obtenido de esta investigación también conduce a avances en chips-chips sin reloj o asincrónicos que no operan de acuerdo con el ritmo metronómico de un reloj interno.
Por ahora, Potter todavía está estudiando la relación simbiótica entre sus células cultivadas y el híbrido. Puede que no pase mucho tiempo antes de que estas redes vivas comiencen a generar ideas que los diseñadores de computadoras no podrán ignorar.