Un dels grans reptes de les tecnologies que qualifiquem —segons alguns, erròniament— com a “intel·ligència artificial” és el de reproduir el funcionament de la sapiència humana de manera digital. El cervell és el gran òrgan que es busca desxifrar i codificar amb uns i zeros, però “només” és el centre d’una arquitectura molt més gran, el sistema nerviós, encarregat de captar els estímuls externs del cos i convertir-los en senyals elèctrics que es puguin processar. I aquesta macroestructura és en la qual s’especialitza l’enginyeria neuromòrfica, que busca reproduir, a través de circuits electrònics, un funcionament similar.
Aquesta innovadora tecnologia té encara un gran camp per explorar, però ja han començat a sorgir projectes que veuen en ella una solució a problemes del dia a dia. I una d’aquestes espurnes d’enginy va encendre’s al cervell del científic català Josep Maria Margarit entre 2012 i 2013, mentre feia una estada predoctoral a l’Institut de Neuroinformàtica (INI) de la Universitat de Zúric (UZH) i de l'Institut Federal de Tecnologia de Suïssa (ETH Zúric). Una idea que, avui, és més a prop d’arribar al mercat sota el nom d’AiQUOS, l'empresa derivada de l’Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB) del CSIC i del ja citat INI que dissenya “llengües electròniques” per controlar la qualitat de l’aigua i altres paràmetres de tota mena de líquids.
Margarit defineix la tecnologia en què treballa AiQUOS com un “laboratori autònom miniaturitzat en un microxip per monitorar aigua i altres líquids en temps real, en qualsevol lloc i en el moment que calgui”. El que ha aconseguit el seu equip ha estat fusionar els coneixements en enginyeria neuromòrfica adquirits a l’INI, un dels centres pioners en aquesta disciplina a escala mundial, amb “el tipus de sensors en què som experts a l’IMB”, segons explica el fundador i coCEO de l’empresa.
Simulant el sentit del gust
Tot això pren forma en uns microxips de silici, dissenyats per l’equip d’AiQUOS, que incorporen diversos elements inspirats en el sistema nerviós humà per intentar simular el sentit del gust. Així, les “desenes” de sensors que inclou el xip, encarregats de detectar ions (partícules amb càrrega elèctrica), essències químiques electroactives (que reaccionen als estímuls elèctrics) i canvis en els voltatges elèctrics, fan la feina de les papil·les gustatives de la llengua.
Els xips d'AiQUOS incorporen desenes de sensors que actuen com a "papil·les gustatives" i "neurones" per captar i traduir informació química de l'aigua
Aquests sensors permeten “traduir diferents sabors o senyals químics en senyals elèctrics”, els quals després s’envien a “neurones” instal·lades en la mateixa matriu de sensors, que s’ocupen de “netejar interferències i transmetre només la informació més rellevant”. Totes aquestes dades s’envien en temps real al processador central, el “cervell” del sistema, que és on “es fusiona tot i s'integren totes les pistes, de manera que es puguin generar prediccions o alarmes”, explica Margarit.
Depuradores, aqüicultura o hidroponia
I per a què serveix, tot això? El primer dels casos d’ús en què ha treballat més intensament AiQUOS és el del monitoratge de la qualitat de l’aigua potable. Instal·lant els seus microxips en sondes poden analitzar en temps real els components químics de l’aigua i enviar alertes en temps real quan la qualitat és més baixa de la desitjada, per exemple. Al mateix temps, amb una configuració molt similar, la solució també permet monitorar tancs d’aqüicultura, dels quals poden oferir informació com ara “si es consumeix més o menys menjar o sobre les condicions dels nutrients que hi ha dins del tanc”. Una altra aplicació és la hidroponia, el cultiu de plantes que es fa amb una base d’aigua i minerals en comptes de terra. En aquests casos, els xips d’AiQUOS poden analitzar la qualitat nutritiva d’aquells líquids i, per tant, “fer més eficient l’alimentació i creixement de les plantes”.
Totes aquestes aplicacions es basen principalment en l’anàlisi de l’aigua per a diferents aplicacions, però l’empresa també ha començat a treballar amb altres bases aquoses, amb un mínim d’un 80 o 90% d’aigua. Un dels camps en què veuen més futur és el dels biofluids, com la suor, especialment per mesurar el rendiment d’esportistes: “Si podem monitorar la composició iònica, podem trobar certes relacions amb el cansament, la deshidratació i riscos de patir alguna rampa o baixar en rendiment”, exemplifica Margarit.
Suport europeu i català a una recerca concentrada a Cerdanyola
Per aconseguir desenvolupar tot aquest sistema, el projecte va comptar amb el suport econòmic el 2017 d’una Acció Marie Skłodowska-Curie, un programa de beques postdoctorals de la Unió Europea per donar suport a la recerca. Amb aquesta empenta, Margarit va investigar durant dos anys a Zúric, moment en què ja va treballar en el primer cas d’ús gràcies a la col·laboració amb Aigües de Barcelona, empresa de la qual va poder extreure un primer conjunt de dades per entrenar el sistema. El segon projecte va centrar-se en el monitoratge de la suor i, més endavant, l’equip va rebre un ajut de transferència tecnològica de la Generalitat per aplicar-ho al sector de l’agricultura. És amb aquest suport econòmic que van constituir la spin-off el març de 2024.
En l’actualitat, AiQUOS té consolidat un primer prototip del xip que ja incorpora les “neurones sensores”, però no encara el processador que actuarà com a cervell, una funció que de moment es durà a terme “amb dispositius programables”. Amb aquest producte, l’empresa duu a terme ara diferents projectes pilots amb socis “que ens permetin treballar a escala industrial”, principalment creant nous conjunts de dades per ampliar els escenaris d’ús dels xips i “seleccionar la configuració més adequada per als cervells processadors”.
AiQUOS ja ha desenvolupat el primer prototip del xip i ara treballa a recaptar més conjunts de dades i a entrenar els algoritmes per afinar els seus resultats a cada escenari
Quan es finalitzin aquests dos processaments paral·lels, la recaptació de dades i l’entrenament dels algoritmes del processador, l’objectiu és incorporar directament el “cervell” dins del xip, i amb ell llançar la que serà la segona versió del producte. Margarit calcula que aquest moment arribarà “en un mínim de dos anys”. De moment, la companyia es troba ara en una fase “d’expansió” amb el tancament de dues o tres noves incorporacions a l’equip, després d’haver signat tots els acords de transferència i executat els passos administratius necessaris per constituir l’empresa derivada.
Tota aquesta feina s’està duent a terme des de les oficines que AiQUOS té al Parc de Recerca UAB (PRUAB), el mateix campus on s’ubiquen les instal·lacions de l’IMB. “Amb el PRUAB hem tingut una relació estreta i hem col·laborat amb altres empreses que hi ha instal·lades”, assenyala Margarit, que fa valdre “el tipus de recerca que es fa a Cerdanyola i al campus” i l’oportunitat “d’obtenir resultats conjunts” amb altres companyies derivades que permetin “no només avançar la spin-off, sinó la comunitat en general”. De fet, el fundador explica que, en la seva etapa al CSIC, havia portat “diferents estudiants que han treballat temes molt relacionats amb aquesta tecnologia que s’ha acabat transferint”, i el seu objectiu és que “ara també es vagin creant oportunitats per realitzar pràctiques i, fins i tot, algunes ofertes de treball”.