En lo que representa un logro para el campo de la “computación neuromórfica”, un equipo de ingenieros electrónicos estadounidenses ha diseñado un dispositivo que imita con gran eficacia las sinapsis del cerebro humano.
Es la primera vez que se demuestra que dicho dispositivo, conocido como “memristor neuromórfico”, es capaz de transmitir señales “neuronales” que utilizan muy poca energía; algo que, a decir de los ingenieros, ha sido un obstáculo muy importante para esta rama de investigación.
Según la explicación de Intel, gigante tecnológico estadounidense, la computación neuromórfica es el concepto de emular la operación de un cerebro biológico, con objeto de que las computadoras y las máquinas de inteligencia artificial del futuro puedan resolver “la incertidumbre, la ambigüedad y las contradicciones del mundo natural”.
“Los retos más importantes para la investigación neuromórfica estriban en hacer que la flexibilidad humana y la capacidad para aprender de estímulos desestructurados se conjunten con la eficiencia energética del cerebro humano”, agrega la empresa.
Y parece que eso es justo lo que han hecho los ingenieros de la Universidad de Massachusetts en Amherst, quienes acaban de divulgar un artículo de investigación en el que sugieren que unos “nanocables de proteína” obtenidos de geobacterias [Geobacter sp.] podrían ser la clave para replicar los bajos niveles de energía que utiliza el cerebro humano para transmitir señales.
En el documento, los investigadores informan que, si bien las computadoras convencionales funcionan a más de un voltio, las neuronas se comunican emitiendo señales mucho más bajas, de alrededor de 80 milivoltios.
El proyecto -cuyos resultados fueron publicados el 20 de abril en la revista Nature Communications– detalla la creación de un nuevo tipo de memristor que utiliza nanocables de proteína para generar “voltajes neurológicos” similares.
En una declaración, el Dr. Jun Yao, investigador en ingeniería y coautor del estudio, afirmó: “Es la primera vez que un dispositivo funciona con el mismo nivel de voltaje que el cerebro. Es probable que muchos ni siquiera se hayan atrevido a imaginar que un día seríamos capaces de crear un dispositivo que funcionara con la misma eficiencia energética que sus equivalentes cerebrales. Sin embargo, ahora tenemos una prueba realista de la capacidad de cómputo de ultra baja potencia. Es todo un logro conceptual, y estamos seguros de que abrirá la puerta a muchas investigaciones en los campos de la electrónica enfocados en el régimen de voltaje biológico”,
En su artículo, los autores declaran que los memristores se han convertido en “candidatos prometedores para emular la computación biológica”.
Tianda Fu, candidato al doctorado en ingeniería electrónica e informática, y autor principal de la investigación, aclaró que los nanocables de proteína fueron desarrollados en la propia universidad gracias al Dr. Derek Lovly, microbiólogo y coautor del estudio, quien les hizo notar que los nanocables de las geobacterias conducen electricidad, por lo que eran las estructuras más adecuadas para el proyecto.
En opinión de Fu, su estudio ha demostrado que la transmisión de pulsos eléctricos a través de un hilo metálico en el interior del memristor creaba conexiones nuevas y muy parecidas a las que se forman en el cerebro humano durante el aprendizaje.
“Es posible modular la conductividad -digamos, la plasticidad de la sinapsis nanocable-memristor- para emular los componentes biológicos requeridos para la computación neuromórfica. Comparado con una computadora convencional, nuestro dispositivo tiene la capacidad de aprender sin necesidad de software”, aseguró el investigador.
El equipo de ingenieros señaló que el siguiente paso será “explorar a detalle la química, la biología y la electrónica de los nanocables de proteína utilizados en el memristor”, e identificar cuáles podrían sus aplicaciones en el mundo real.
“A fin de producir un ‘memristor proteico’, tomamos prestados los nanocables de proteína de [una] bacteria que tiene la capacidad de facilitar la reducción electroquímica del metal. Y ¡bum! Funcionó”, interpuso Yao en un comentario para Newsweek.
“Esto podría tener implicaciones enormes. Tal vez podamos crear computadoras que posean la misma eficacia energética que el cerebro biológico. Esto echaría por tierra el concepto aceptado de que, para funcionar, la electrónica requiere de potencias más altas, y desataría una búsqueda más extensiva de otros dispositivos o arquitecturas computacionales que sean capaces de funcionar con voltajes biológicos”, conjeturó Yao.
El investigador concluyó de la siguiente manera: “[Nuestro estudio] borra los límites entre la electrónica y los sistemas biológicos, y esto podría dar origen a interfaces y prótesis neuromórficas más avanzadas que permitan que el cuerpo humano interactúe o se comunique de manera más íntima con robots y otros dispositivos electrónicos”.
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Publicado en cooperación con Newsweek / Published in cooperation with Newsweek
