Inteligencia artificial
IA Dentro: Chips Cerebrales Pioneros del Próximo Salto en la Evolución Humana
Los chips cerebrales ya no son ciencia ficción. Se han convertido en una realidad y están transformando vidas gracias a los avances tecnológicos, que permiten a una computadora decodificar señales cerebrales, deducir intenciones humanas y, finalmente, ejecutarlas directamente a través de una máquina.
Estos sistemas que lo hacen posible se llaman BCI o interfaz cerebro‑computadora, que estudia las señales de la actividad cerebral. Neuralink es la empresa más conocida en este campo, creando una interfaz cerebral generalizada para desbloquear el potencial humano.
Pero aunque los BCI se han desarrollado desde la década de 1960, los avances recientes en IA están ayudando a lograr milagros. Estos avances han llevado a importantes progresos en aplicaciones prácticas, particularmente para personas con discapacidades, mostrando el impacto evolutivo de esta tecnología.
Aplicaciones Actuales y Avances
Aunque el desarrollo de BCI sigue estando principalmente confinado al laboratorio de investigación, con la evolución de la IA, hemos comenzado a ver la demostración de la practicidad de los BCI en personas con discapacidades.
Implantes Cerebrales de IA que Restauran el Habla y el Movimiento
Con aproximadamente 1.300 millones de personas en el mundo viviendo con niveles de discapacidad de moderados a graves, los implantes de IA en humanos están mejorando rápidamente para eliminar completamente estas limitaciones.
En un par de estudios publicados en la revista Nature, investigadores de la Universidad de Stanford y de la Universidad de California San Francisco demostraron que sus BCI han permitido que dos mujeres con parálisis vuelvan a hablar con una velocidad y precisión sin precedentes. Los BCI leen la actividad cerebral relacionada con el habla y alimentan los datos a un modelo de aprendizaje de lenguaje, que luego se convierte en habla utilizable mediante una voz generada por computadora o texto en pantalla.
Los investigadores de Stanford implantaron matrices de electrodos del tamaño de una semilla de palomitas en la corteza motora del habla del cerebro de Pat Bennet, de 68 años, que luego se conecta con un software informático que le permite hablar. Mientras tanto, los investigadores de UCSF dieron a Ann, de 30 años y gravemente paralizada, la capacidad de hablar y hacer expresiones faciales (a través de un avatar digital). Ambas investigaciones registraron enormes mejoras en el tamaño del vocabulario, la velocidad de decodificación del lenguaje y la precisión del habla.
Combinando IA y Microelectrónica para Combatir Trastornos Cerebrales
La IA, junto con los implantes neuronales, también se está utilizando para tratar trastornos como la epilepsia y el Parkinson mediante la modulación directa de actividades anormales. La Universidad de Toronto reunió a ingenieros eléctricos y de computación junto con clínicos, neurocientíficos y científicos de datos materiales para mejorar la salud cerebral y trazar caminos de tratamiento alternativos.
Mediante el uso de aprendizaje profundo, el equipo extrae información a nivel profundo, incluso identificando biomarcadores ocultos, y luego activa los implantes neuronales en el momento óptimo. La idea es utilizar terapias de neuromodulación en el futuro para dirigirse a:
- Dolor crónico
- Depresión
- Demencia
- Alzheimer
- Trastornos del sueño
Ensayo Humano de Neuralink
La startup de chips cerebrales de Musk, Neuralink, ha recibido finalmente la aprobación para iniciar su primer ensayo humano. Anteriormente, la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. (FDA) planteó preocupaciones de seguridad para su ensayo clínico inaugural en humanos antes de otorgar la autorización, y ahora la empresa también ha sido aprobada por una junta de revisión independiente para comenzar el reclutamiento.
Para su estudio PRIME (Interfaz Cerebro‑Computadora Implantada Robóticamente Precisa), Neuralink busca pacientes con parálisis debido a una lesión de la médula espinal cervical o esclerosis lateral amiotrófica. El ensayo, que se espera dure aproximadamente seis años, implicará colocar quirúrgicamente un implante BCI inalámbrico en el cerebro para evaluar la capacidad del sistema de permitir a los pacientes controlar dispositivos externos con sus pensamientos.
Con el chip cerebral de IA de Neuralink, Musk pretende facilitar inserciones quirúrgicas rápidas de sus dispositivos de chip para tratar condiciones como el autismo, la depresión y la esquizofrenia. Hasta ahora, la empresa ha estado probando en animales, pero ahora está reclutando voluntarios paralizados para mejorar la calidad de vida de millones.
Avances Tecnológicos y Científicos
Durante las últimas décadas, se ha llevado a cabo una investigación pionera en el campo de los BCI, que proporcionan un enlace de comunicación directa entre el cerebro y una computadora. Ahora, la IA lo ha llevado aún más lejos mediante su capacidad de analizar datos complejos y generar resultados similares a los humanos.
Mientras los implantes de habla han sido cruciales para personas que han perdido la capacidad de hablar debido a parálisis u otras lesiones, han sido extremadamente lentos y poco articulados. Sin embargo, avances significativos en neurociencia y computación moderna juntos están haciendo posible ahora contar con implantes de chips de IA disponibles comercialmente para restaurar funciones sensoriales y motoras.
Hoy, esta maravilla de la tecnología moderna está dando a quienes han perdido la capacidad de hablar una voz al convertir señales cerebrales en texto, también con rapidez y eficiencia. En la investigación de Stanford, el equipo logró una tasa de error de palabras de solo 9,1 %, lo que es 2,7 veces más preciso que los BCI anteriores. Esto se logró mediante un algoritmo que decodifica 62 palabras por minuto y se está acercando a la velocidad conversacional de 160 palabras por minuto, lo cual es simplemente increíble. Para ello, el estudio utilizó la mayor biblioteca de vocabulario usada para la decodificación del habla mediante un implante, con aproximadamente 125 000 palabras.
Un nuevo estudio, parte del ensayo del Sistema de Interfaz Neural BrainGate2, utilizó un tipo de aprendizaje profundo llamado redes neuronales recurrentes (RNN), que también se usan para modelar procesos cerebrales como la memoria, la atención y la percepción. El algoritmo separó fácilmente diferentes tipos de movimientos faciales para el habla basándose únicamente en señales neuronales, con una precisión superior al 92 %.
Dado que decodificar el comportamiento o el estado cognitivo a partir de señales neuronales es crítico para la investigación de BCI, el aprendizaje profundo se ha convertido en el método en muchas tareas de aprendizaje automático, como la segmentación de imágenes y el reconocimiento de voz. Su éxito ha llevado a su uso en la predicción de resultados comunes, incluidos movimiento, habla y visión.
En otro caso, científicos desarrollaron un sistema de IA no invasivo llamado decodificador semántico, que se creó en parte usando un modelo transformer similar a los que sustentan los chatbots ChatGPT y Bard de Google. Investigadores de la Universidad de Texas en Austin entrenaron el sistema, que no requiere implantes quirúrgicos, escuchando varias horas de podcasts dentro de un escáner fMRI. Luego genera una corriente de texto cuando el participante está escuchando o imagina contar una nueva historia.
Como hemos visto aquí, el uso de IA ha estado ayudando enormemente a la investigación en neurociencia. Sin embargo, existen ciertas consideraciones que deben tomarse al tratar con este campo de rápido movimiento.
Consideraciones Éticas, de Privacidad y Seguridad
Dado los cambios que los implantes cerebrales de IA provocan en la vida de los humanos, hemos visto un rápido avance de la neurotecnología y los chips cerebrales de IA. Sin embargo, no está exento de riesgos.
En términos simples, los sistemas de IA son propensos a errores y fallos, al igual que cualquier otra tecnología, lo que puede tener resultados potencialmente dañinos. Construidos sobre algoritmos complejos que procesan enormes cantidades de datos, los sistemas de IA también son vulnerables a hackeos y manipulaciones. Sin mencionar que los datos con los que se entrenan pueden contener sesgos inherentes que conducen a resultados discriminatorios.
La creciente inversión en programas basados en IA que pueden leer la mente de las personas y almacenar datos neuronales ha llevado a la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO) a emitir una alarma sobre la neurotecnología emergente, que, según declara, amenaza los derechos humanos y requiere una regulación global.
“La promesa… puede venir a un alto costo en términos de derechos humanos y libertades fundamentales, si se abusa. La neurotecnología puede afectar nuestra identidad, autonomía, privacidad, sentimientos, conductas y bienestar general.”
– dijo Gabriela Ramos, subdirectora general adjunta de la UNESCO para ciencias sociales y humanas.
Como resultado, la organización científica y cultural de la ONU dijo que comenzará a desarrollar un “marco ético universal” para la neurotecnología.
Mientras Ramos está preocupada por que la tecnología cambie “la esencia misma de lo que significa ser humano”, otros como Mariagrazia Squicciarini, autora principal de un informe de la UNESCO sobre el rápido ritmo de innovación en neurotecnología, están preocupados por la incorporación de la IA, que según ella pone a la neurotecnología “en esteroides”.
Se estima que las inversiones privadas en empresas de neurotecnología han aumentado más de 20 veces en la década desde 2010, alcanzando $7,3 mil millones en 2020, mientras que las patentes relacionadas con la neurotecnología se dispararon un 266 % durante ese período. Los datos muestran que se proyecta que el mercado de dispositivos de neurotecnología supere los $24 mil millones en los próximos cuatro años.
Con los modelos avanzados de IA que necesitan decodificar los datos cerebrales, los defensores de la regulación argumentan que la privacidad mental se ha vuelto más urgente que nunca. Como vemos en China, los trabajadores usan cascos que escanean sus estados emocionales, lo que indica un amplio espectro de aplicaciones para esta tecnología. De manera similar, en EE. UU., el ejército está explorando dichas tecnologías para mejorar habilidades mentales, controlar objetos con el pensamiento y hacer que los soldados estén más aptos para el servicio.
También se han planteado preocupaciones éticas respecto al impacto de los BCI en la sociedad. Muchos temen que otorgar acceso sin precedentes al cerebro de las personas pueda convertir posibilidades distópicas en realidad.
Empresas que trabajan en el espacio de implantes cerebrales de IA
Ahora, echemos un vistazo a algunas de las empresas más destacadas en el espacio de chips cerebrales de IA:
1. Neuralink
La empresa fundada por el multimillonario emprendedor Musk está desarrollando implantes inalámbricos que pueden leer ondas cerebrales. Más recientemente, Neuralink informó haber recaudado $43 millones adicionales, liderados por Founders Fund de Peter Thiel.
En junio, la empresa estaba valorada en aproximadamente $5 mil millones, con sus ingresos anuales estimados en $115,7 millones por año. En noviembre de 2023, legisladores estadounidenses pidieron a la SEC investigar a Neuralink por omitir detalles sobre las muertes de animales en los ensayos. En cuanto a la fecha de lanzamiento del chip cerebral de Neuralink, Musk dice que aún falta varios años.
2. Synchron
Synchron, con sede en Nueva York, tiene como objetivo ofrecer terapia de neuromodulación endovascular implantable. A principios de este año, la empresa publicó los resultados de su estudio para evaluar la eficacia y viabilidad del Synchron Switch en pacientes con parálisis severa.
El dispositivo se introduce en el vaso sanguíneo del cerebro, desde donde transmite señales neuronales durante un largo período sin efectos adversos. Synchron cuenta con el respaldo de Bezos y Gates y ha recaudado un total de $135,7 millones, según CB Insights. La empresa tiene unos ingresos anuales estimados de $37,3 millones por año.
3. Blackrock Neurotech
Esta empresa privada es conocida por sus soluciones de neurotecnología, incluidos los sistemas BCI. El año pasado, Blackrock Neurotech anunció un hito histórico de 30 000 días de investigación BCI en pacientes, lo que, según su cofundador y presidente Florian Solzbacher, significa “la tecnología está lista para salir del laboratorio y entrar en los hogares de los pacientes”.
Obtuvo $10 millones en financiación, atrayendo a inversores de alto perfil como re.Mind Capital de Christian Angermayer, Peter Thiel, Tim Sievers y University Venture Fund II de Sorenson Impact en 2021.
4. BrainGate
El consorcio de investigación BrainGate ha creado un implante cerebral que contiene un conjunto de 100 electrodos puntiagudos que se incrustan quirúrgicamente en el cerebro. Su sistema BCI está diseñado para permitir a las personas con parálisis controlar extremidades robóticas o computadoras mediante sus pensamientos. El objetivo final de BrainGate es restaurar la movilidad, la comunicación y la independencia de las personas con tetraplejía.
5. Precision Neuroscience
En junio, Precision Neuroscience, fundada por el cofundador de Neuralink, realizó su primer estudio clínico para mapear señales cerebrales humanas. Su sistema BCI insignia es la Interfaz Cortical Layer 7, que es una matriz de electrodos más delgada que un cabello humano.
A principios de este año, la empresa, que busca construir implantes BCI mínimamente invasivos mediante una técnica de micro‑ranura craneal, recaudó $41 millones, elevando su financiación total a $53 millones en menos de dos años.
6. Kernel
Fundada por Bryan Johnson, la tecnología BCI no invasiva de la empresa se llama “Kernel Flow”, que monitoriza la actividad cerebral mediante espectroscopia funcional de infrarrojo cercano en dominio temporal (TD‑fNIRS).
Según su sitio web, Kernel Flow es un casco portátil y multimodal de neuroimagen que se instala en minutos. El casco combina imágenes hemodinámicas ópticas de alta resolución con medidas EEG para proporcionar datos multimodales que ofrecen una visión integral.
7. Neurable
Esta empresa ofrece sistemas BCI tanto para aplicaciones clínicas como de videojuegos. Su tecnología BCI no invasiva basada en EEG busca mejorar la interacción humano‑computadora en entornos de AR y VR.
#8. Ctrl-labs
Desarrolladora de tecnología de interfaz neural no invasiva, la startup fue adquirida por Meta de Mark Zuckerberg (anteriormente Facebook) en un acuerdo estimado en $1 mil millones. En 2018, la empresa lanzó su pulsera con electrodos para BCI. El objetivo de Meta es, en última instancia, dar a las personas la capacidad de controlar teclados y más solo con sus pensamientos.
Perspectivas Futuras y Desafíos
Los implantes cerebrales de IA han surgido como una herramienta poderosa en neurociencia con el potencial de transformar nuestra comprensión del cerebro y revolucionar los tratamientos. Aunque la tecnología ya está logrando gran éxito en la restauración de funciones perdidas, sus implicaciones son mucho mayores.
Investigadores financiados por el ejército de EE. UU. han estado desarrollando sistemas para capturar señales cerebrales y activar autónomamente vías neuronales como tratamiento para trastornos de salud mental. Los ensayos preliminares de implantes cerebrales de “bucle cerrado” comenzaron en 2017 y detectaron patrones relacionados con trastornos del estado de ánimo, para luego estimular el cerebro y devolverlo a un estado saludable sin necesidad de un médico.
Además de restaurar funciones sensoriales, los chips cerebrales ayudan en el control de prótesis y en el tratamiento de actividad cerebral anormal. Asimismo, la neuroretroalimentación en tiempo real permite a las personas obtener mayor control sobre sus estados mentales y regular activamente sus propias emociones y conductas. Los investigadores también han comenzado a explorar la posibilidad de comunicación cerebro‑a‑cerebro para permitir intercambios de información directos y sin interrupciones.
Otra forma en que los chips de IA pueden cambiar verdaderamente el panorama es mejorando las habilidades cognitivas. La tecnología puede usarse para aumentar el funcionamiento cerebral incluso en personas que no tienen necesidades terapéuticas. Al conectarse directamente e estimular regiones cerebrales específicas, estos chips de IA en el cerebro pueden potencialmente potenciar la concentración, la memoria y la capacidad de aprendizaje.
Si bien estos chips ofrecen nuevas vías para la augmentación humana, es vital abordar las consideraciones éticas asociadas con la accesibilidad y la privacidad.
Según la encuesta del Pew Research Center 2022, el 78 % de los estadounidenses dijo que no querría un implante de chip informático, y solo el 20 % estaba interesado. Esto no ha cambiado mucho respecto a hace cinco años, cuando dos tercios de los estadounidenses dijeron que no querrían un chip para una “capacidad mucho mejorada de concentrarse y procesar información” implantado en su cerebro. Pero si el uso de chips cerebrales de IA se generaliza, seis de cada diez adultos estadounidenses creen que la mayoría de la gente se sentiría presionada a obtener un implante, según la nueva encuesta.
En cuanto a los posibles problemas con los implantes de chips informáticos, el 52 % señaló a los hackers que acceden a la información de las personas, mientras que los cambios no deseados en el cerebro y los fallos del chip fueron entre los problemas más destacados. Reconociendo estos riesgos, el 83 % de los estadounidenses quiere que estos implantes se prueben con un estándar más alto que el utilizado para dispositivos médicos.
Esto muestra la necesidad de encontrar el equilibrio adecuado para desbloquear el notable potencial de los chips cerebrales de IA mientras se protege la salud, la seguridad y los valores fundamentales de los individuos y la sociedad en su conjunto.
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Conclusión
La tecnología de interfaz cerebro‑computadora asistida con IA de aprendizaje de lenguaje está ayudando a procesar datos cerebrales a velocidades asombrosas, haciendo posible que las personas con discapacidad finalmente puedan hablar y moverse. Incluso los implantes de lectura mental están ahora acercándose cada vez más a la realidad.
Si bien la tecnología tiene un enorme potencial, al mismo tiempo, los riesgos éticos, de privacidad y de seguridad de los chips de IA en humanos exigen una consideración cuidadosa. Las empresas deben aplicar pruebas rigurosas, ofrecer total transparencia y realizar un monitoreo continuo mientras se adhieren a directrices éticas para aprovechar el verdadero potencial de la tecnología.
En general, las aplicaciones potenciales de los chips cerebrales impulsados por IA son vastas y sus implicaciones son profundas.
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