La startup svizzera FinalSpark ha presentato Neuroplatform, una piattaforma online che fornisce accesso remoto al primo bioprocessore al mondo. Questo innovativo sistema di calcolo sfrutta la potenza computazionale di 16 organoidi cerebrali umani coltivati in laboratorio. E’ una tecnologia che tenta di aprire la strada a un futuro di computing più sostenibile ed efficiente dal punto di vista energetico.
L’accesso a Neuroplatform è gratuito per scopi di ricerca. Ciò consente ai partecipanti di condurre esperimenti in tempo reale su reti biologiche e replicare i risultati nel proprio laboratorio. L’infrastruttura di FinalSpark attualmente consente solo a sette gruppi di ricerca alla volta di utilizzare la piattaforma; anche se la società vorrebbe ampliare l’hardware per accogliere più utilizzatori.
Architettura wetware: un mix di hardware, software e biologia
Neuroplatform si basa su un’architettura definita “wetware”, ovvero un mix di componenti hardware, software e biologiche. Il cuore del sistema è costituito da quattro matrici di micro-elettrodi (MEA). Ciascuna delle matrici ospita quattro organoidi di tessuto cerebrale umano tridimensionale. Ogni organoide è interfacciato tramite otto elettrodi, utilizzati sia per stimolare che per registrare l’attività elettrica.
I dati vengono trasmessi da e verso gli organoidi tramite convertitori digitali-analogici, con una frequenza di campionamento di 30 kHz e una risoluzione di 16 bit. Il sistema è supportato da un circuito microfluidico che fornisce sostentamento agli organoidi, e da telecamere per il monitoraggio. Infine, uno stack software permette di interagire con il bioprocessore, inviando input e leggendo gli output.
Se vuoi approfondire il funzionamento di Neuroplatform puoi leggere questa documentazione.
L’accesso a Neuroplatform al momento include le seguenti funzionalità:
- Ambiente integrato di ricerca e sviluppo per la ricerca bioinformatica
- Accesso remoto 24 ore su 24, 7 giorni su 7
- Stimolazione e lettura dei nervi in tempo reale
- API di programmazione per Python
- Quaderno digitale per documentazione e ricerca
- Archiviazione e backup dei dati
- supporto tecnico
Neuroplatform: efficienza energetica
Uno dei principali vantaggi di Neuroplatform rispetto ai processori digitali tradizionali risiede nella sua straordinaria efficienza energetica. Secondo uno studio recente di FinalSpark, l’addestramento di un singolo modello di linguaggio come GPT-3 richiede circa 10 GWh, ovvero circa 6.000 volte il consumo energetico annuo di un cittadino europeo medio.
Al contrario, i bioprocessori come Neuroplatform promettono di ridurre drasticamente questo fabbisogno energetico. Sebbene ancora in fase sperimentale, si stima che questi sistemi possano consumare fino a un milione di volte meno energia rispetto ai chip digitali, aprendo la strada a un futuro di computing più sostenibile e rispettoso dell’ambiente.
Sfide e limitazioni attuali
Nonostante le promesse, la tecnologia dei bioprocessori è ancora agli albori e deve affrontare diverse sfide prima di poter essere considerata una valida alternativa ai chip digitali. Una delle principali limitazioni riguarda la durata di vita degli organoidi cerebrali. Mentre i chip al silicio possono funzionare per anni o addirittura decenni, gli organoidi attualmente utilizzati in Neuroplatform hanno una vita media di circa 100 giorni, rendendoli adatti solo per esperimenti di breve durata.
Nonostante le sfide attuali, Neuroplatform rappresenta un primo passo concreto verso lo sviluppo di veri e propri “processori viventi”. FinalSpark sta collaborando con diverse istituzioni di ricerca per promuovere lo sviluppo e il perfezionamento di questa tecnologia, con l’obiettivo di creare il primo processore biologico completamente funzionale al mondo.
Le potenziali applicazioni dei bioprocessori sono molteplici e spaziano dall’intelligenza artificiale all’informatica sostenibile. In particolare, si ritiene che questi sistemi possano un giorno affiancare o addirittura sostituire le reti neurali artificiali (ANN) attualmente utilizzate in molti ambiti, offrendo prestazioni paragonabili a fronte di un consumo energetico drasticamente inferiore.
Neuroplatform: conclusioni
L’avvento di Neuroplatform segna l’inizio di una nuova era nel campo dell’informatica biologica. Sebbene la tecnologia sia ancora in fase embrionale, il potenziale dei bioprocessori basati su organoidi cerebrali umani è molto interessante, sia in termini di efficienza energetica che di capacità computazionali.
Neuroplatform rappresenta un primo, coraggioso passo verso un futuro in cui l’informatica biologica potrebbe affiancare o addirittura sostituire i tradizionali sistemi di calcolo basati su chip al silicio. Sebbene la strada da percorrere sia ancora lunga, le promesse di questa tecnologia sono troppo grandi per essere ignorate.
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