CL1: ecco il primo computer basato su cellule viventi

Durante il Mobile World Congress di Barcellona, l'azienda australiana Cortical Labs ha presentato ufficialmente CL1,  definito come il primo computer biologico commerciale al mondo. Si tratta di un sistema che combina cellule cerebrali umane coltivate in laboratorio con hardware in silicio, dando vita a una nuova forma di intelligenza artificiale chiamata "Intelligenza Biologica Sintetica". Secondo Cortical Labs, CL1 rappresenta un punto di svolta per la scienza e la tecnologia, offrendo un sistema computazionale più dinamico, sostenibile ed efficiente dal punto di vista energetico rispetto ai tradizionali chip in silicio.

La tecnologia di CL1 rappresenta un passo avanti significativo verso l'obiettivo ambizioso di Cortical Labs: costruire quello che viene definito dalla società come "Minimal Viable Brain". Questo concetto mira a creare una rete neurale biologica funzionale con un numero minimo di cellule necessarie per simulare l'intelligenza. E' la stessa Cortical che si occupa della coltivazione di cellule staminali pluripotenti indotte, derivate da campioni di sangue e trasformate in cellule che hanno la capacità di differenziarsi in vari tipi cellulari. Il processo avviene attraverso due metodi principali: uno utilizza molecole per simulare lo sviluppo cerebrale fetale, mentre l'altro regola direttamente i geni coinvolti nella formazione dei neuroni.

La società ha iniziato a sviluppare questa tecnologia nel 2022 con un sistema chiamato DishBrain, che utilizzava 800.000 neuroni di umani e topi per apprendere la capacità di giocare al videogioco Pong. I neuroni erano stati collocati su un chip CMOS per essere stimolate con implulsi elettrici allo scopo di formare percorsi di scambio di informazioni altamente efficienti e autonomi. La chiave del successo di DishBrain risiedeva nella capacità dei neuroni di adattarsi a stimoli prevedibili, cercando connessioni che producessero risultati energeticamente efficienti e evitando comportamenti caotici. Il sistema DishBrain premiava i neuroni per i comportamenti desiderati e li penalizzava per quelli non adeguati, utilizzando un approccio basato su ricompense e punizioni che ha permesso di dimostrare la capacità dei neuroni di organizzarsi in reti adattive come risposta agli stimoli esterni e per massimizzare la prevedibilità e minimizzare il dispendio energetico.

Con il lancio di CL1, Cortical Labs ha introdotto una tecnologia completamente nuova rispetto a DishBrain. Non viene più usato un chip CMOS a favore di un sistema di elettrodi semplificato e più stabile, che consente una migliore gestione della carica elettrica durante la stimolazione prolungata. Questo approccio è stato adottato per superare uno dei principali limiti dei chip CMOS: l'accumulo di carica nei punti di stimolazione, che poteva danneggiare le cellule nel lungo termine. Il nuovo design del CL1 permette invece di bilanciare attivamente la carica: quando si applicano due microampere di corrente, il sistema è in grado di rimuovere esattamente la stessa quantità, mantenendo la stabilità per periodi più lunghi.

CL1 utilizza un array planare composto da metallo e vetro, con 59 elettrodi che formano una rete stabile e altamente controllabile. I neuroni coltivati in vitro vengono posizionati su questa interfaccia e ospitati in un'unità di supporto vitale rettangolare dotata di sistemi per la filtrazione, la circolazione dei fluidi, la miscelazione dei gas e il controllo della temperatura e include un'interfaccia software con API Python. Questa configurazione consente a CL1 di operare come un sistema biologico autonomo senza bisogno di computer esterni. Alla base di CL1 c'è una rete neurale che si evolve continuamente con la formazione di connessioni tra gli elettrodi visibili al microscopio.

La società punta anche alla commercializzazione di singole unità CL1, che avranno un costo di partenza di circa 35.000 dollari, con l'obiettivo di ridurre ulteriormente i costi nel lungo termine, rendendo questa tecnologia sempre più accessibile. Ma Cortical Labs prevede anche una formula ad abbonamento tramite cloud, chiamata WaaS (Wetware as a Service), che consentirà agli interessati di poter accedere ad un rack da 30 unità CL1. L'intero rack di unità CL1 consuma tra gli 850 e i 1.000 watt. La società mira a rendere operativo il sistema nel corso dei prossimi mesi, con quattro stack completi entro la fine dell'anno e renderli disponibili per l'uso commerciale tramite il cloud.

Le applicazioni del CL1 sono molteplici e vanno dalla scoperta di farmaci alla diagnosi precoce delle malattie neurologiche. Grazie alla sua capacità di simulare le interazioni tra farmaci e cellule cerebrali umane, potrebbe ridurre significativamente la necessità di test sugli animali, offrendo un'alternativa eticamente sostenibile. Ma le potenzialità di CL1 sembrano essere quelle di ridurre il gap uomo-macchina, aprendo la strada allo sviluppo di robot intelligenti capaci di apprendere ed evolversi come organismi viventi.