A pesar de todo el desarrollo que han alcanzado la informática y las ciencias neurológicas, lo cierto es que el cerebro resulta el mayor desafío que puede existir, y emularlo hasta el momento parece imposible.

Sin embargo, ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) están desarrollando lo que pudiera ser un hardware portátil de inteligencia artificial: un chip que potencialmente contendría las mismas funciones del cerebro humano.

¿Qué es tan complejo de la sinapsis cerebral?

Como sabe cualquiera que haya estudiado anatomía humana en la secundaria, el cerebro humano tiene un nivel de especialización que le permite realizar la función más avanzada dentro del reino animal: la inteligencia.

Para ello, este órgano 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 sinapsis puede ser definida como el intercambio de neurotransmisores entre las neuronas. 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. Te imaginarás que simular una red tan compleja resulta una tarea nada sencilla si se quieren diseñar equipos que funcionen como el cerebro humano.

Computación neuromórfica: ¿más cerca de emular el cerebro?

Precisamente, en las últimas décadas ha aparecido un campo de las ciencias informáticas llamado computación neuromórfica que persigue diseñar chips que emulen el funcionamiento del cerebro humano.

Hasta el momento, hemos construido sistemas computacionales binarios, pero estos nuevos 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.

Ello permitiría que los chips procesaran grandes cantidades de información, algo que actualmente solo puede hacerse usando computadoras muy potentes. Pero, a decir verdad, 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.

¿El cerebro en un chip?

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.

Los diseños de chip neuromórficos que se han hecho hasta hoy para tratar de emular la sinapsis utilizan dos capas conductoras por donde se mueven los iones. Sin embargo, ha sido imposible controlar su flujo porque, según explican los expertos del team, la mayoría de estos aparatos están hechos de materiales amorfos por donde los iones viajan de manera impredecible.

Solución: silicio monocristalino y germanio de silicio

¿Cuál ha sido la solución de los científicos del MIT? Pues 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. Para júbilo del equipo, 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.

La prueba final: simulación del proceso

Al final, se realizó lo más importante de todo: comprobar cómo funcionaría el dispositivo ante tareas de aprendizaje reales. Para ello, 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.

Esta investigación constituye un paso de avance en la creación de dispositivos de inteligencia artificial que puedan realizar tareas de aprendizaje con el mismo nivel de exactitud que nuestro sistema nervioso, lo que resulta realmente alentador para el desarrollo de las ciencias informáticas y la neurología.

Fuente: vix.com