Células do cérebro humano aprendem a jogar Doom no experimento do Cortical Labs

Resumo

• A Cortical Labs conectou 200.000 neurónios humanos ao Doom usando estimulação elétrica e controlos de software.
• As células podem navegar e disparar, mas atualmente jogam como principiantes.
• O experimento junta-se a uma longa lista de plataformas incomuns usadas para jogar o clássico.

O desafio “Consegue correr Doom?” acabou de cruzar a sua próxima fronteira. A startup de Melbourne, Austrália, Cortical Labs, treinou com sucesso grupos de células cerebrais humanas vivas para navegar no jogo clássico de 1993. Num vídeo publicado no YouTube na semana passada, os investigadores conectaram neurónios humanos vivos a um software que converte o jogo em sinais elétricos e traduz a atividade neural em comandos do jogo, permitindo às células moverem-se, reagirem a inimigos e dispararem armas. “Em 2021, conseguimos fazer o Pong funcionar nos neurónios. Isso foi uma espécie de primeiro teste para ver se podíamos ter algum tipo de jogo interessante que falasse às pessoas. Mas a principal resposta que recebemos foi, consegue correr Doom?” disse Alon Loeffler, cientista de aplicações na Cortical Labs, ao Decrypt.

Dentro do dispositivo CL1 da empresa há cerca de 200.000 neurónios humanos vivos cultivados numa matriz de múltiplos eletrodos, permitindo aos investigadores estimular as células eletricamente e interpretar as suas respostas em tempo real.  Consegue correr Doom? Durante décadas, Doom tem sido um benchmark não oficial para engenheiros testarem novos sistemas.

Desde que a desenvolvedora de videojogos do Texas, id Software, lançou o código fonte do jogo publicamente em 1997, os desenvolvedores portaram-no para uma vasta gama de plataformas inesperadas. O jogo de tiro apareceu em plataformas surpreendentes, incluindo bactérias intestinais e testes de gravidez, em redes blockchain, em PDFs, cortadores de relva robóticos e desafios CAPTCHA que exigem que os jogadores derrotarem demónios para provar que são humanos. Loeffler disse que inicialmente a equipa dependia de código de computação de baixo nível improvisado para fazer os sistemas funcionarem, mas eventualmente decidiram construir uma plataforma desenhada desde o início para permitir aos investigadores interagir com os neurónios através de comandos simples em Python. Depois de a Cortical Labs construir a plataforma, o desenvolvimento acelerou. “Levou ao colaborador, Sean, que escreveu o Doom, o código para nós alguns dias em vez de 18 meses,” afirmou Loeffler. Ensinar neurónios a jogar Os neurónios aprendem através de sinais de feedback, recebendo pequenas recompensas quando acertam num inimigo e recompensas maiores quando disparam e eliminam um alvo, reforçando os comportamentos associados a esses sinais ao longo do tempo. Os investigadores da Cortical Labs usaram inteligência artificial para refinar a forma como a informação do jogo era codificada em sinais elétricos enviados aos neurónios.

“Na verdade, as células estão a aprender a entrada,” disse Loeffler. “Mas depois a IA tenta melhorar essa entrada para fazer com que as células façam o que queremos.” Embora as células tenham mostrado uma melhoria constante ao jogar Doom, Loeffler destacou que os neurónios reagiam às entradas, em vez de compreenderem verdadeiramente o jogo. “O sistema na verdade não sabe que está a jogar Doom,” afirmou. “Ele recebe sinais elétricos e depois responde.” Loeffler disse que trabalhar com neurónios vivos exige uma abordagem diferente da programação tradicional. “É uma mudança de mentalidade completamente diferente,” afirmou Loeffler. “Não se pode simplesmente usar um sistema de computação normal que se programa. É preciso fazer de uma forma totalmente nova e com uma nova atitude.” Jogos, disse ele, servem como uma demonstração pública enquanto os investigadores exploram usos práticos. Apesar de usar neurónios derivados de humanos, Loeffler afirmou que o sistema não se assemelha à cognição humana. “Só porque são células humanas não quer dizer que seja um humano naquelas placas,” disse. “Não há receptores de dor. Não há estruturas que possam permitir funcionalidades de nível superior.”

Apesar disso, os investigadores, afirmou, veem evidências de adaptabilidade neural fora do cérebro. “Continuamos a ver adaptabilidade ao ambiente. Continuamos a ver aprendizagem,” disse Loeffler. “O que mostra as capacidades inerentes dos neurónios de se adaptarem.”