El cerebro humano es una maravilla de la naturaleza con un billón de conexiones neuronales que nos permiten realizar 15 quintillones de operaciones por segundo. Nuestra tecnología ha estado tratando de imitar esta prodigiosa capacidad a través de sistemas de aprendizaje automático, redes neuronales artificiales e incluso híbridos con células cerebrales vivas integradas en equipos informáticos. Sin embargo, ¿es posible que exista un material que, al aplicarle corrientes eléctricas adecuadas, pueda convertirse en un ‘cerebro’ artificial? Esta es la pregunta que han abordado los científicos de la Universidad de Reading en el Reino Unido.
El equipo de investigación de la Universidad de Reading ha descubierto un hidrogel, una especie de gelatina, que al ser conectado a electrodos especiales ha aprendido a jugar al Pong, un videojuego clásico. Lo sorprendente es que este material ha logrado mejorar su desempeño en el juego con el tiempo. Estas fascinantes conclusiones han sido publicadas en la revista ‘Cell Reports Physical Science’.
El hidrogel y su capacidad de ‘memoria’
El estudio se inspiró en investigaciones previas que demostraron que células cerebrales de ratón cultivadas sobre chips de silicio podían jugar al Pong. Este juego sencillo y clásico se basa en el tenis de mesa, donde el jugador debe golpear una bola que rebota constantemente, evitando que toque el fondo. El principio de la energía libre, propuesto por el neurocientífico Karl Friston, describe cómo las células cerebrales tienden a evitar la sorpresa o ‘energía libre’, mejorando continuamente sus predicciones y respuestas.
El hidrogel utilizado en el estudio está hecho de policrilamida ionizada, un material más resistente al calor y la electricidad. Esto permite que el hidrogel interactúe con electrodos conectados a un ordenador, lo que le otorga la capacidad de aprender y adaptarse al ambiente. Al igual que las neuronas, el hidrogel utiliza la migración y distribución de iones como función de memoria, permitiéndole mejorar en el juego a través de la energía libre.
El desarrollo del dispositivo
Para que el hidrogel pueda enviar señales al ordenador, se diseñó un dispositivo con una forma similar a una gofrera, con electrodos en su interior donde se introduce el material. Este sistema está conectado a otro equipo que decodifica las señales y las transmite al ordenador, donde se puede observar el desarrollo del juego. La clave de este hidrogel ionizado radica en su capacidad para migrar y arrastrar moléculas de agua bajo la influencia de un campo eléctrico, lo que le permite cambiar de forma y aprender de sus interacciones.
El potencial de los hidrogeles en la inteligencia artificial
Dado que la mayoría de los algoritmos de inteligencia artificial se derivan de redes neuronales, los investigadores sugieren que los hidrogeles representan un tipo diferente de ‘inteligencia’. Estos materiales simples pueden exhibir comportamientos complejos y adaptativos, similares a los sistemas vivos o la inteligencia artificial sofisticada. Esta capacidad de ‘memorizar’ de los hidrogeles abre posibilidades emocionantes para el desarrollo de nuevos materiales ‘inteligentes’ que puedan aprender y adaptarse a su entorno de manera autónoma.
Aplicaciones futuras en la investigación cardíaca
El equipo de investigación de la Universidad de Reading ha estado explorando el potencial de los hidrogeles en aplicaciones médicas. En un estudio reciente publicado en ‘Proceedings of the National Academy of Sciences’, demostraron cómo un hidrogel podía latir al ritmo de un marcapasos externo, imitando el comportamiento de las células del músculo cardíaco. Este avance representa un paso importante hacia el desarrollo de un modelo de músculo cardíaco que podría utilizarse en la investigación de la arritmia cardíaca.
Los hidrogeles activados químicamente podrían revolucionar la investigación cardíaca al ofrecer un modelo alternativo a los experimentos con animales. Estos materiales inertes conservan la memoria de su latido incluso después de detener el estímulo externo, lo que los convierte en una herramienta invaluable para estudiar la interacción de las señales mecánicas y químicas en el corazón humano.
Implicaciones y futuras investigaciones
El equipo de investigación de la Universidad de Reading cree que sus hallazgos podrían tener implicaciones significativas en campos como la robótica blanda, las prótesis, la detección ambiental y los materiales adaptables. La capacidad de los hidrogeles para aprender y adaptarse a su entorno les convierte en una herramienta versátil y prometedora para desarrollar nuevos materiales ‘inteligentes’ en el futuro.
En resumen, los hidrogeles representan una nueva forma de ‘inteligencia’ en el mundo de la inteligencia artificial, con el potencial de revolucionar diversos campos de la ciencia y la tecnología. El desarrollo de modelos de laboratorio alternativos y la reducción del uso de animales en investigaciones médicas son solo algunas de las posibles aplicaciones de estos materiales innovadores.
