Intelligenza organoide: il programma di ricerca del 2023 e le sue possibilità

Il calcolo quantistico viene spesso presentato come uno dei grandi progressi futuri dell’informatica. Nel 2023 i ricercatori hanno proposto anche un’altra possibile strada: l’intelligenza organoide (OI).

La legge di Moore descrive la crescita del numero di transistor su un circuito integrato. Nel 1965 Gordon Moore ipotizzò un raddoppio circa annuale, modificando nel 1975 l’intervallo a circa due anni. Non è una regola generale secondo cui i prezzi dei computer si dimezzano. Calore, consumo energetico e limiti fisici della produzione rendono più difficile continuare a miniaturizzare i componenti.

Questi limiti motivano la ricerca di metodi di calcolo alternativi. Non dimostrano però che la legge di Moore cesserà di valere in un anno preciso o che l’OI sostituirà inevitabilmente i computer al silicio.

Che cos’è l’Intelligenza Organoide?

Nel 2023 i ricercatori della Johns Hopkins University e i loro collaboratori sviluppavano l’idea e il programma di ricerca dell’OI. Lo descrivevano come un campo multidisciplinare emergente che studia il calcolo biologico mediante colture tridimensionali di cellule cerebrali umane, chiamate organoidi cerebrali, e tecnologie di interfaccia tra colture cellulari e macchine.

L’OI mira a unire colture cellulari biologiche e interfacce elettroniche capaci di fornire stimoli e misurare risposte. I ricercatori indagano se questi sistemi possano apprendere e svolgere compiti mirati.

Sistemi OI avanzati potrebbero richiedere ancora decenni. La ricerca si fonda su studi di lunga durata sui tessuti coltivati in laboratorio, ma un computer biologico pratico richiede ancora notevoli sviluppi.

Nel 2022 Brett Kagan e il gruppo di Cortical Labs, insieme ai collaboratori, descrissero l’esperimento DishBrain, nel quale colture di neuroni cresciute in laboratorio impararono a migliorare la propria prestazione in una versione semplificata di Pong. Furono usate colture bidimensionali di neuroni umani o di topo e una matrice di elettrodi, non organoidi cerebrali tridimensionali. Il risultato non dimostrò una coscienza di tipo umano.

Perché sviluppare l’Intelligenza Organoide?

I sistemi biologici e quelli al silicio hanno punti di forza differenti. Il cervello umano può apprendere ed elaborare informazioni complesse con un consumo energetico relativamente basso, mentre i computer eseguono calcoli precisi molto rapidamente. La ricerca OI esplora quali capacità del processo di apprendimento biologico potrebbero contribuire al calcolo.

Il ricercatore OI Thomas Hartung illustrò le differenze energetiche confrontando il cervello con il supercomputer Frontier. Frontier si trova a Oak Ridge, nel Tennessee, e divenne il supercomputer più veloce del mondo nel maggio 2022. Hartung lo descrisse come un impianto da circa 600 milioni di dollari e 6.800 piedi quadrati. Il suo confronto con le capacità di calcolo e i consumi del cervello era illustrativo, non una prova comparabile del superamento delle prestazioni di un cervello umano.

L’OI potrebbe offrire nuovi metodi di apprendimento e calcolo. Non è però dimostrato che sarà più veloce, intelligente o efficiente dei computer esistenti in ogni compito. Il programma del 2023 poneva le basi per ulteriori esperimenti e possibili tecnologie complementari.

Una sfida consiste nel coltivare organoidi più grandi e vitali. Quelli usati allora dal gruppo di Hartung contenevano circa 50.000 cellule: il dato non vale per tutti gli organoidi cerebrali. Sistemi più grandi necessitano anche di nutrienti, sopravvivenza prolungata e metodi per immettere e leggere informazioni. L’IA al silicio potrebbe aiutare a sviluppare e analizzare questi sistemi.

Possibili casi d’uso

Immaginiamo uno scenario futuro nel 2050 in cui l’OI sia diventata una tecnologia utilizzabile. È un esperimento mentale, non una previsione della data di realizzazione. Quali ambiti potrebbero essere compresi meglio grazie ai computer biologici e alla ricerca sul loro sviluppo?

Malattie e sviluppo del cervello

Gli organoidi cerebrali potrebbero aiutare a studiare i meccanismi della malattia di Alzheimer e della schizofrenia, oltre allo sviluppo neurologico associato all’autismo. Queste diverse malattie e condizioni dello sviluppo non vanno assimilate a un unico tipo di danno cerebrale.

I modelli potrebbero sostenere lo sviluppo di farmaci e la valutazione degli effetti terapeutici. Si tratta di possibili applicazioni di ricerca, non della dimostrazione che l’OI abbia già prodotto trattamenti per queste condizioni.

Ricevere, interpretare e integrare informazioni

La ricerca OI potrebbe anche migliorare la comprensione del funzionamento e dello sviluppo di un cervello sano. Ciò comprende lo studio di come il cervello umano

• riceve informazioni
• interpreta le informazioni
• collega le nuove informazioni alle conoscenze già acquisite

Una migliore comprensione di questi processi potrebbe contribuire allo sviluppo della didattica e sostenere l’apprendimento lungo tutta la vita. Questi benefici richiedono ancora ricerca.

Principali preoccupazioni

La ricerca OI comporta la manipolazione e lo studio di neuroni coltivati in laboratorio. Occorre quindi considerare i possibili benefici insieme ai limiti della ricerca e alle questioni etiche. Di seguito due temi del dibattito.

La singolarità

La singolarità tecnologica è una situazione ipotetica in cui lo sviluppo dell’IA accelera al punto da non essere più controllabile o prevedibile dagli esseri umani. L’idea che l’OI provochi un simile evento è speculativa. Lo scenario del 2050 non dimostra che gli organoidi raggiungeranno intelligenza o coscienza umane.

Alla singolarità viene talvolta associata anche l’idea di macchine autocoscienti. Ray Kurzweil discusse l’accelerazione dello sviluppo tecnologico nel libro ‘The Singularity is Near’ e previde una singolarità intorno al 2045. È una sua previsione, non una scadenza dimostrata dalla ricerca OI.

La narrativa presenta spesso la tecnologia autocosciente come una minaccia. Queste storie esprimono timori sul cambiamento e sul controllo, ma non costituiscono prove del comportamento di sistemi reali.

Etica

Con organoidi più complessi, vanno valutati continuamente il loro status etico, i possibili segni della capacità di avere esperienze e i limiti degli esperimenti. La proposta OI del 2023 sottolineava il coinvolgimento di ricercatori, esperti di etica e pubblico durante lo sviluppo, insieme alla tutela del consenso e della riservatezza dei donatori di cellule. Reagire a uno stimolo non equivale alla coscienza umana.

Considerazioni finali

Nel 2023 l’OI era un programma di ricerca multidisciplinare in formazione, non una tecnologia di calcolo generale già pronta. Le possibilità per lo studio del cervello e nuovi metodi di calcolo erano interessanti, ma richiedevano ulteriori esperimenti, sviluppo tecnico e valutazione etica.