Células Cerebrais Humanas Aprendem a Jogar Doom em Experiência dos Cortical Labs

O desafio "Consegue executar o Doom?" acabou de cruzar a sua próxima fronteira.

A startup Cortical Labs, sediada em Melbourne, Austrália, treinou com sucesso aglomerados de células cerebrais humanas vivas para navegar no videojogo clássico de 1993.

Num vídeo publicado no YouTube na semana passada, os investigadores ligaram neurónios humanos vivos a software que converte a gameplay em sinais elétricos e traduz a atividade neuronal em controlos no jogo, permitindo que as células se movam, reajam a inimigos e disparem armas.

"Em 2021, conseguimos fazer o Pong funcionar nos neurónios. Foi uma espécie de primeiro teste para ver se conseguimos ter algum tipo de jogo interessante que fale com as pessoas. Mas a resposta número um que recebemos foi: consegue executar o Doom?" disse Alon Loeffler, cientista de aplicações na Cortical Labs, à Decrypt.

Dentro do dispositivo CL1 da empresa estão aproximadamente 200.000 neurónios humanos vivos cultivados numa matriz de múltiplos elétrodos, permitindo que os investigadores estimulem as células eletricamente e interpretem as suas respostas em tempo real.

Consegue executar o Doom?

Durante décadas, o Doom tem servido como referência não oficial para engenheiros que testam novos sistemas.

Desde que o desenvolvedor de videojogos id Software, baseado no Texas, lançou publicamente o código-fonte do jogo em 1997, os desenvolvedores portaram-no para uma vasta gama de plataformas inesperadas.

O jogo de tiro apareceu em plataformas inesperadas, incluindo bactérias intestinais e testes de gravidez, em redes blockchain, em PDFs, cortadores de relva robóticos e desafios CAPTCHA que exigem que os jogadores derrotem demónios para provar que são humanos.

Loeffler disse que a equipa inicialmente dependeu de código computacional de baixo nível improvisado para tornar os sistemas funcionais, mas acabou por decidir construir uma plataforma desenhada de raiz para permitir que os investigadores interajam com os neurónios através de controlos de alto nível usando comandos Python simples.

Assim que a Cortical Labs construiu a plataforma, o desenvolvimento acelerou.

"O colaborador, Sean, que escreveu o código do Doom para nós, demorou alguns dias em vez de 18 meses", disse Loeffler.

Ensinar os neurónios a jogar

Os neurónios aprendem através de sinais de feedback, recebendo pequenas recompensas quando apontam corretamente a um inimigo e recompensas maiores quando disparam com sucesso e eliminam um alvo, reforçando os comportamentos associados a esses sinais ao longo do tempo.

Os investigadores da Cortical Labs usaram então inteligência artificial para refinar a forma como a informação do jogo era codificada em sinais elétricos enviados aos neurónios.

"As células estão realmente a aprender o input", disse Loeffler. "Mas a IA está a tentar melhorar esse input para conseguir que as células façam o que queremos que façam."

Embora as células tenham mostrado melhoria constante ao jogar Doom, Loeffler enfatizou que os neurónios reagiram aos inputs em vez de compreenderem verdadeiramente o jogo.

"O sistema não sabe realmente que está a jogar Doom", disse. "Está a receber sinais elétricos e depois a produzir respostas."

Loeffler disse que trabalhar com neurónios vivos requer uma abordagem diferente da programação tradicional.

"É uma mudança completamente diferente de mentalidade", disse Loeffler. "Não se pode simplesmente ter este tipo normal de sistema computacional que se está a programar. Precisa ser feito com uma atitude completamente nova e uma forma completamente nova de olhar para as coisas."

Os jogos, disse, servem como uma demonstração pública enquanto os investigadores exploram usos práticos.

Apesar de usar neurónios derivados de humanos, Loeffler disse que o sistema não se assemelha à cognição humana.

"Só porque são células humanas não significa que seja um humano naquele prato", disse. "Não há recetores de dor. Não há estruturas que possam permitir funcionalidade de ordem superior."

Apesar disso, os investigadores, disse, veem evidências de adaptabilidade neuronal fora do cérebro.

"Ainda vemos adaptabilidade ao ambiente. Ainda vemos aprendizagem", disse Loeffler. "O que mostra o tipo de capacidades inerentes dos neurónios para se adaptarem."