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Crean una neurona artificial que apenas consume energía

Puede mejorar la vida de los pacientes de Parkinson o con lesiones en la médula espinal


Investigadores franceses han creado una neurona artificial que reproduce la actividad de una neurona humana viva consumiendo 1.000 veces menos energía que una neurona biológica. Puede potenciar la Inteligencia Artificial y mejorar la vida de los pacientes de Parkinson o con lesiones en la médula espinal.




Investigadores franceses han desarrollado una neurona artificial que reproduce con exactitud las señales eléctricas del cerebro consumiendo mil veces menos energía que una neurona biológica,  según publican en la revista Frontiers in Neuroscience.

La neurona artificial es una unidad de cálculo que intenta modelar el comportamiento de una neurona "natural". Se comporta de forma similar a las que constituyen del cerebro humano. Es la unidad esencial con la cual se construye una red neuronal artificial.

Las redes neuronales son un modelo computacional basado en un gran conjunto de unidades neuronales simples (neuronas artificiales), de forma aproximadamente análoga al comportamiento observado en los axones de las neuronas en los cerebros biológicos.

En el cerebro humano, las neuronas están conectadas entre sí y generan una respuesta binaria a las informaciones que reciben de otras células nerviosas: emiten una señal eléctrica, conocida también como potencial de acción, y entonces quedan en reposo.

Mientras una neurona no esté enviando una señal, se dice que está en "reposo".  El potencial de acción señala lo que pasa cuando la neurona transmite información.

El potencial de acción es una explosión de actividad eléctrica creada por una corriente despolarizadora. No existen potenciales grandes o pequeños en una neurona, ya que todos los potenciales son iguales. El origen del potencial de acción es el intercambio de iones a través de la membrana celular.

Imagen del circuito fabricado (izda.). Respuesta del circuito (en verde) a una excitación sináptica (dcha.), similar a la de una neurona biológica. Credit: A. Cappy/Ircica-IEMN
Imagen del circuito fabricado (izda.). Respuesta del circuito (en verde) a una excitación sináptica (dcha.), similar a la de una neurona biológica. Credit: A. Cappy/Ircica-IEMN
Neuronas nanométricas

Este sistema de conexión neuronal está en la base de todos los procesos cognitivos y motores y es el que ha sido reproducido con éxito por los investigadores franceses a través de dispositivos electrónicos nanométricos, según se informa en un comunicado.

Estas neuronas artificiales miden unos pocos micrómetros cuadrados. El micrómetro es una unidad de longitud equivalente a una milésima parte de un milímetro.

Además, sólo consumen unas decenas de femtojulios (10-15J). El julio es una unidad de energía muy pequeña para la vida corriente. Aproximadamente, un julio es la cantidad de energía necesaria para levantar 1 kg una altura de 10 cm en la superficie terrestre.

La nueva neurona artificial constituye toda una proeza energética, ya que consume 1.000 veces menos energía  que una neurona biológica. Además, supera en diferentes parámetros a otras neuronas artificiales ya existentes, según los investigadores.

Las aplicaciones son múltiples, ya que pueden servir para la creación de redes de escaso consumo de energía para la inteligencia artificial, e incluso para desarrollar interacciones entre neuronas artificiales y naturales con la finalidad de mejorar la vida de los pacientes con enfermedad de Parkinson. También podría servir para reparar las alteraciones de la médula espinal, según los investigadores.

Referencia

A 4-fJ/Spike Artificial Neuron in 65 nm CMOS Technology. Front. Neurosci., 15 March 2017 | https://doi.org/10.3389/fnins.2017.00123
 

Lunes, 17 de Abril 2017
Redacción T21
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