Neuronanorobôs: como conectar o cérebro com a nuvem em tempo real

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O progresso exponencial da nanotecnologia, nanomedicina, inteligência artificial e cloud computing levará o século 21 ao desenvolvimento de uma Human Brain/Cloud Interface (B/CI), segundo um paper publicado na Frontiers in Neuroscience, em uma colaboração internacional, liderada por pesquisadores da UC Berkeley e do Instituto de Manufatura Molecular dos Estados Unidos. Os autores discutem e propõem uma interface cérebro humano/nuvem, capaz de conectar os neurônios e sinapses do cérebro com a vasta rede mundial de computadores, baseada em nuvem, em tempo real.

Imaginemos, por um momento, uma tecnologia que possibilite o acesso instantâneo ao conhecimento e à inteligência artificial, apenas por meio do pensamento!

A comunicação, a educação, o trabalho, a medicina e as relações humanas, como conhecemos hoje, serão completamente transformadas.  Uma interface assim poderá tratar definitivamente as mais de 400 doenças e distúrbios neurológicos que afetam o sistema nervoso. Além disso, poderá também permitir que indivíduos vivam realidades experienciais/sensoriais totalmente imersivas, incluindo o “transparent shadowing” (TS), traduzido por “sombra transparente”, onde os usuários podem experimentar episódios da vida de outros participantes (localmente ou remotamente), esperançosamente encorajando e potencializando as interações humanas. O que atualmente é virtual, torna-se real, o que é limitado, torna-se ilimitado.

Seria possível uma tecnologia assim? É viável? Estamos próximos de B/CIs? Ou distantes?

Nanobots no cérebro

Interface cérebro-máquina é a palavra de ordem atualmente em ciências do cérebro e para a medicina. A computação e as tecnologias da informação são as ferramentas aliadas mais importantes da neurociência para a compreensão do sistema nervoso, doenças neurológicas e, mais recentemente, para o desenvolvimento de próteses/chips neurais que estão permitindo os paraplégicos recuperarem seus movimentos motores (pesquisas do brasileiro Prof. Miguel Nicolelis), aperfeiçoamento da memória, reversão da cegueira e surdez, entre outros sucessos.

O conceito de B/CI decorre diretamente dessas tecnologias, mas ele vai além, muito além. Inicialmente proposto pelo futurista e inventor Ray Kurzweil, que sugeriu que os nanorobôs neurais – idealizados por Robert Freitas Jr., pesquisador sênior do Instituto de Manufatura Molecular, no Vale do Silício – poderiam ser usados ​​para conectar o neocórtex, a área recente e mais evoluída do cérebro, com um “neocórtex sintético” na nuvem, esses nanorobôs neurais propostos forneceriam um monitoramento e controle direto em tempo real dos sinais neurais.

Após navegar pela vasculatura humana, três espécies de nanorobôs (endoneurobots, gliabots e sinaptobots) podem atravessar a barreira hematoencefálica (BHE), entrar no parênquima cerebral, chegar a células individuais do cérebro humano e se autoposicionar nos segmentos iniciais dos axônios dos neurônios (endoneurobots), dentro de células gliais (gliabots) e na proximidade das sinapses (sinaptobots). Eles então transmitem, sem fio, até 6×10^16 bits/s de informações elétricas do cérebro humano, processadas e codificadas, via fibra óptica nanorobótica auxiliar (30cm^3), com capacidade para suportar até 10^18bits/s, fornecendo transferência rápida de dados para um supercomputador baseado em nuvem para monitoramento dos estados cerebrais em tempo real, extração de dados e comunicação de cada indivíduo via internet conectada a partir do cérebro.

Internet via pensamento

O supercomputador na nuvem permitiria o download e upload de informações “ao estilo da matriz” ‘para o cérebro e do cérebro’, afirma o grupo de autores do paper mencionado. “Um sistema humano de B/CI, mediado por nanorobótica neural, poderia capacitar os indivíduos para o acesso instantâneo a todo o conhecimento humano acumulado disponível na nuvem, acelerando a aprendigazem e a inteligência”, diz o autor principal, Dr. Nuno Martins, do Lawrence Berkeley National Laboratory. Além disso, uma B/CI poderá permitir também a criação de um “supercérebro global”, capaz de conectar redes de cérebros humanos individuais e IAs para facilitar o pensamento coletivo fundido totalmente com as máquinas.

“Embora ainda não seja particularmente sofisticado, um sistema humano experimental chamado ‘BrainNet’ já foi testado, permitindo a troca de informações orientadas pelo pensamento através da nuvem entre cérebros individuais”, explica Martins. “Ele usou sinais elétricos registrados através do crânio de ‘remetentes’ e estimulação magnética através do crânio de ‘receptores’, permitindo a execução de tarefas cooperativas. “Com o avanço da neuronorobótica, vislumbramos a futura criação de ‘supercérebros’ que possam aproveitar o poder de pensamento de inúmeros humanos e máquinas em tempo real. Essa cognição compartilhada poderia revolucionar a democracia, melhorar a empatia e, finalmente, unir grupos em uma sociedade verdadeiramente global “.

A conexão está próxima

O poder computacional bruto do cérebro humano varia de 1013 a 1016 operações/segundos. A informação codificada através de potenciais de ação os spikes, é estimada em 5,52×1016 bits/seg, com uma potência cerebral estimada em 15–25W e uma densidade de potência de 1,1–1,8×104W/m3 a uma temperatura de 37,3°C. Esse seria o primeiro desafio. Cada cérebro é um supercomputador que possui um processamento dinâmico e massivamente paralelo. Porém, os modernos supercomputadores existentes têm velocidade de processamento capaz de manipular os volumes necessários de dados neurais para a B/CI – e eles estão ficando cada vez mais rápidos, absurdamente rápidos.

A transferência de dados neurais para supercomputadores na nuvem provavelmente será o maior desafio para o desenvolvimento de B/CI. “Esse desafio inclui não apenas encontrar a largura de banda apropriada para a transmissão global de dados”, adverte Martins, “mas também como ativar o compartilhamento de dados com os neurônios por meio de pequenos dispositivos introduzidos no cérebro”. Uma solução proposta pelos autores, e que já está sendo projetada, discutida e teorizada, é o uso de ‘nanopartículas magnetoelétricas’ para efetivamente ampliar a comunicação entre os neurônios e a nuvem.

“Essas nanopartículas já foram usadas em camundongos vivos para acoplar campos magnéticos externos a campos elétricos neuronais – isto é, para detectar e amplificar localmente esses sinais magnéticos e assim permitir que eles alterem a atividade elétrica dos neurônios”, explica Martins. “Isso também poderia funcionar ao contrário: sinais elétricos produzidos por neurônios e nanorobôs poderiam ser amplificados, via nanopartículas magnetoelétricas, para permitir sua detecção fora do crânio.”

Introduzir essas nanopartículas – e nanorobôs – com segurança em um cérebro através da circulação, seria talvez o maior desafio, pois a barreira imunológica é um fator crítico. “Uma análise detalhada da biodistribuição e biocompatibilidade das nanopartículas é necessária antes que possam ser consideradas para o desenvolvimento em humanos. No entanto, com essas e outras tecnologias promissoras para o B/CI sendo desenvolvidas em um intervalo de tempo cada vez menor, uma ‘internet de pensamentos’ poderá se tornar uma realidade antes da virada do século “, conclui Martins. Ou mesmo nas próximas décadas.

Black Mirror, afinal, não é tão ficcional assim, não é mesmo?

Link paper original: 10.3389 / fnins.2019.00112

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