A pesar de todo el desarrollo tecnológico, emular el cerebro resulta el mayor desafío que puede existir y hasta el momento parecía imposible. Sin embargo, ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) están desarrollando un chip que potencialmente contendría las mismas funciones del cerebro humano.
La complejidad de la sinapsis cerebral
El cerebro humano viene equipado con millones de neuronas, cada una de las cuales le transmite instrucciones a las otras a través del mecanismo de la sinapsis. La mayoría de ellas usa mensajeros químicos, pero en ocasiones se usan los eléctricos, o sea, iones que fluyen entre las células.
Ocurre que en las funciones de reconocer patrones o en las tareas de aprendizaje hay más de 100 trillones de sinapsis. Es por eso que simular una red tan compleja resulta una tarea nada sencilla si se quieren diseñar equipos que funcionen como el cerebro humano.
Cada vez más cerca de emular al cerebro
Existe un campo de las ciencias informáticas llamado computación neuromórfica que persigue diseñar chips que emulen el funcionamiento del cerebro humano.
Estos chips («cerebro en un chip”) trabajarían de forma analógica, o sea, replicarían el mecanismo por el cual nuestras neuronas se activan a partir del fluido de iones durante la sinapsis.
Esto permitiría que los chips fueran capaces de procesar grandes cantidades de información, algo que actualmente solo se puede hacer usando computadoras muy potentes. Pero reproducir la sinapsis en hardware es particularmente complicado no solo por la propia estructura de las redes neurales, sino además porque las neuronas están hechas de un material muy especial.
Cerebro en un chip
Para acercarse lo más posible al funcionamiento real de nuestro cerebro, los científicos han diseñado una sinapsis artificial de modo que pueden controlar con precisión los iones que fluyen a través de ella. El pequeño chip hecho de germanio de silicio fue puesto a prueba en simulaciones y realizó con gran precisión un reconocimiento de escritura manual.
El problema de los diseños de chip neuromórficos que se habían hecho hasta ahora era que para tratar de emular la sinapsis utilizaban dos capas conductoras por donde se mueven los iones. Sin embargo, era imposible controlar su flujo porque, según explican los expertos, la mayoría de estos aparatos estaban hechos de materiales amorfos por donde los iones viajaban de manera impredecible.
La solución de los científicos del MIT
Han empleado silicio monocristalino, un material conductor cuyos átomos están ordenados y permiten que los iones fluyan de manera predecible. Este molde lo combinaron con otro de germanio de silicio y resulta que la corriente fluye perfectamente.
El novedoso chip neuromórfico contiene sinapsis artificiales de silicio germanio de 25 nanómetros de ancho y cuando se les aplicó voltaje, la variación de corriente fue mínima, resultado muy diferente al que siempre se había obtenido con las sinapsis de material amorfo.
Para comprobar cómo funcionaría el dispositivo ante tareas de aprendizaje reales, el equipo de investigación realizó una simulación por computadora de una red neuronal artificial usando sinapsis artificiales, pero con las propiedades de las reales. La tarea escogida fue el reconocimiento de escritura manual.
La prueba consistió en introducirle a la red miles de datos para ver si lograba detectarlos. El resultado fue muy optimista, ya que el hardware reconoció las muestras de escritura con un 95% de precisión. Actualmente, el grupo se encuentra en el proceso de fabricar un chip neuromórfico que pueda llevar a cabo tareas de reconocimiento de escritura reales, como lo hace nuestro cerebro.
H/T – Vix
