Las sinapsis de grafeno avanzan en computadoras similares al cerebro

Las computadoras que piensan más como los cerebros humanos están cada vez más cerca de la adopción generalizada. Pero quedan muchas preguntas sin respuesta. Entre los más apremiantes, qué tipos de materiales pueden servir como los mejores bloques de construcción para desbloquear el potencial de este nuevo estilo de computación.

Para la mayoría de los dispositivos informáticos tradicionales, el silicio sigue siendo el estándar de oro. Sin embargo, existe un movimiento para utilizar materiales más flexibles, eficientes y respetuosos con el medio ambiente para estos dispositivos similares al cerebro.

En un nuevo artículo, investigadores de la Universidad de Texas en Austin desarrollaron transistores sinápticos para computadoras similares al cerebro utilizando el material grafeno delgado y flexible. Estos transistores son similares a las sinapsis en el cerebro, que conectan las neuronas entre sí.

«Las computadoras que piensan como el cerebro pueden hacer mucho más que los dispositivos actuales», dijo Jean Anne Incorvia, profesora asistente en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Escuela de Ingeniería Cockrell y autora principal del artículo publicado hoy en Comunicaciones de la naturaleza. «Y al imitar las sinapsis, podemos enseñar a estos dispositivos a aprender sobre la marcha, sin requerir grandes métodos de entrenamiento que consumen tanta energía».

La investigación

Una combinación de grafeno y nafion, un material de membrana de polímero, constituye la columna vertebral del transistor sináptico. Juntos, estos materiales demuestran comportamientos clave de tipo sináptico, lo que es más importante, la capacidad de las vías para fortalecerse con el tiempo a medida que se usan con más frecuencia, un tipo de memoria muscular neural. En informática, esto significa que los dispositivos podrán mejorar en tareas como reconocer e interpretar imágenes con el tiempo y hacerlo más rápido.

Otro hallazgo importante es que estos transistores son biocompatibles, lo que significa que pueden interactuar con células y tejidos vivos. Esa es la clave para posibles aplicaciones en dispositivos médicos que entran en contacto con el cuerpo humano. La mayoría de los materiales utilizados para estos primeros dispositivos similares al cerebro son tóxicos, por lo que no podrían entrar en contacto con las células vivas de ninguna manera.

por qué importa

Con nuevos conceptos de alta tecnología, como automóviles autónomos, drones y robots, estamos alcanzando los límites de lo que los chips de silicio pueden hacer de manera eficiente en términos de procesamiento y almacenamiento de datos. Para estas tecnologías de próxima generación, se necesita un nuevo paradigma informático. Los dispositivos neuromórficos imitan las capacidades de procesamiento del cerebro, una poderosa computadora para tareas inmersivas.

«La biocompatibilidad, la flexibilidad y la suavidad de nuestras sinapsis artificiales son esenciales», dijo Dmitry Kireev, investigador postdoctoral que codirigió el proyecto. «En el futuro, visualizamos su integración directa con el cerebro humano, allanando el camino para prótesis cerebrales futuristas».

¿Realmente sucederá?

Las plataformas neuromórficas comienzan a ser más comunes. Los principales fabricantes de chips como Intel y Samsung ya han producido chips neuromórficos o están en proceso de desarrollarlos. Sin embargo, los materiales de los chips actuales imponen limitaciones sobre lo que pueden hacer los dispositivos neuromórficos, por lo que los investigadores académicos están trabajando arduamente para encontrar los materiales perfectos para las computadoras blandas similares al cerebro.

«Todavía es un gran espacio abierto en lo que respecta a los materiales; no se ha reducido a la próxima gran solución para probar», dijo Incorvia. «Y es posible que no se reduzca a una sola solución, con diferentes materiales que tengan más sentido para diferentes aplicaciones».