Durante décadas los expertos han intentado reproducir
en un ordenador la capacidad de procesamiento del cerebro humano, pero los
requerimientos de espacio y energía son enormes. O lo eran hasta ahora: un
equipo de científicos de las universidades de Utrecht (Países Bajos) y Sogang (Corea
del Sur), han logrado construir una sinapsis artificial que funciona con agua y
sal y proporciona la primera evidencia de que un sistema que utiliza el mismo
medio que nuestro cerebro puede procesar información compleja.
Los resultados se han publicado en Proceedings
of the National Academy of Sciences. En la búsqueda de mejorar la
eficiencia energética de los ordenadores convencionales, los científicos han
recurrido durante mucho tiempo al cerebro humano en busca de inspiración. Su
objetivo es emular su extraordinaria capacidad de varias maneras.
Estos esfuerzos han llevado al desarrollo de ordenadores
similares a cerebros, que se apartan del procesamiento binario tradicional para
adoptar métodos analógicos similares al cerebro humano. Sin embargo, mientras
que nuestros cerebros funcionan utilizando agua y partículas de sal disueltas
llamadas iones como medio, la mayoría de los ordenadores actuales inspirados en
el cerebro dependen de materiales sólidos convencionales.
Esto plantea la pregunta: ¿no podríamos lograr una imitación
más fidedigna del funcionamiento del cerebro adoptando el mismo medio? Esta
intrigante posibilidad se encuentra en el corazón del floreciente campo de la
computación neuromórfica iontrónica.
Los autores del estudio, liderados por Tim Kamsma, han
demostrado, por primera vez, un sistema dependiente de agua y sal que exhibe la
capacidad de procesar información compleja. Un elemento central de este
descubrimiento es un dispositivo diminuto que mide 150 por 200 micrómetros (un
micrómetro es la milésima parte de un milímetro), que imita el comportamiento
de una sinapsis, un componente esencial del cerebro responsable de transmitir
señales entre neuronas. Hay que tener en cuenta que una neurona mide entre 4 y
100 micrómetros.
“Aunque ya existen sinapsis artificiales basadas en materiales
sólidos capaces de procesar información compleja, ahora mostramos un futuro
posible – explica Kamsma en un
comunicado -. Es la primera vez que esta hazaña también se puede lograr
usando agua y sal. Estamos replicando efectivamente el comportamiento neuronal
usando un sistema que emplea el mismo medio que el cerebro”.
El dispositivo, denominado memristor iontrónico, consta de un
microcanal en forma de cono lleno de una solución de agua y sal. Al recibir
impulsos eléctricos, los iones dentro del líquido migran a través del canal, lo
que provoca alteraciones en la concentración de iones. Dependiendo de la
intensidad (o duración) del impulso, la conductividad del canal se ajusta,
simulando las conexiones entre neuronas.
Kamsma subraya la naturaleza fundamental de la investigación y
destaca que la computación neuromórfica iontrónica, si bien está experimentando
un rápido crecimiento, todavía está en su infancia. El resultado previsto es un
sistema informático muy superior en eficiencia y consumo de energía en
comparación con la tecnología actual. Sin embargo, en este momento sigue siendo
especulativo si esta visión se materializará. Sin embargo, Kamsma considera que
la publicación es un importante paso adelante.
“Representa un avance crucial hacia ordenadores capaces no
solo de imitar los patrones de comunicación del cerebro humano, sino también de
utilizar el mismo medio – concluye Kamsma -. Quizás esto, en última instancia,
allane el camino para sistemas informáticos que reproduzcan más fielmente las
extraordinarias capacidades del cerebro humano”.
