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Crean una sinapsis artificial que supera el procesamiento cerebral humano

Aprende igual que una neurona real y puede almacenar recuerdos


Investigadores norteamericanos han creado una sinapsis artificial que procesa mil millones de veces por segundo, en comparación con una célula cerebral, que se limita a 50 veces por segundo. Además, usa sólo una diezmilésima parte de la energía que consume una sinapsis humana, aprende igual que una neurona real y puede almacenar recuerdos.





Investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) han construido un interruptor superconductor (sinapsis artificial) que "aprende" igual que un sistema biológico y que podría conectarse a procesadores. De esta forma, podrá almacenar recuerdos en ordenadores futuros que imiten al cerebro humano, informa el NIST en un comunicado.

El interruptor NIST, descrito en Science Advances, se llama Sinapsis, como su contraparte biológica. Una sinapsis es una conexión o intercambio entre dos células cerebrales y por imitar esta función el interruptor desarrollado en NIST también se llama Sinapsis.

El dispositivo proporciona una pieza indispensable para el así llamado cómputo neuromórfico. Concebido como un nuevo tipo de inteligencia artificial, este cómputo podría impulsar la percepción y la toma de decisiones para aplicaciones tales como automóviles sin conductor y diagnóstico de cáncer.

Para construir ordenadores que imitan el cerebro, los investigadores necesitan sinapsis artificiales, por lo que en los últimos años se han acelerado las investigaciones para conseguir  prototipos cada vez más sofisticados.

El año pasado, otros investigadores norteamericanos crearon una sinapsis artificial que imita la forma en que las sinapsis naturales aprenden a través de las señales que las atraviesan, tal como informaron en un artículo publicado en Nature.

Sinapsis diferente

La sinapsis artificial desarrollada en NIST es diferente. Se basa en el así conocido como Efecto Josephson, un efecto físico que se manifiesta por la aparición de una corriente eléctrica por efecto túnel entre dos superconductores separados.

La sinapsis artificial del NIST  es un cilindro metálico de 10 micrómetros de diámetro similar a una sinapsis neuronal y puede procesar los pulsos eléctricos entrantes y modular las señales de salida.

Este procesamiento se basa en un diseño interno flexible que puede ser ajustado por la experiencia o el entorno. Mientras más impulsos eléctricos  circulan entre celdas o procesadores, más fuerte es la conexión. Tanto la sinapsis real como la artificial pueden mantener circuitos viejos y crear otros nuevos.

La sinapsis de NIST mejora incluso la realidad, ya que procesa mucho más rápido que el cerebro humano: mil millones de veces por segundo, en comparación con una célula cerebral, que se limita a 50 veces por segundo. Además, la sinapsis artificial usa sólo una diezmilésima parte de la energía que consume una sinapsis humana.

"La sinapsis NIST tiene menores necesidades de energía que la sinapsis humana, y no conocemos ninguna otra sinapsis artificial que consuma menos energía", explica el físico del NIST, Mike Schneider.

La nueva sinapsis podrá usarse en computación neuromórfica y transmitir electricidad sin resistencia, porque es más eficiente que otros diseños de sinapsis artificiales basadas en semiconductores o en software. Con esta sinapsis, los datos se transmitirían, procesarían y almacenarían a través de unidades de flujo magnético.

Estado superconductor

El cerebro es especialmente poderoso para tareas como el reconocimiento del entorno porque procesa datos, tanto en modo secuencial como simultáneamente, y almacena también recuerdos a través de sinapsis en todo el sistema neuronal. Un ordenador convencional procesa los datos sólo en secuencia y almacena la memoria en una unidad separada.

La nueva sinapsis, sin embargo, descansa en un estado superconductor, excepto cuando se activa por la corriente entrante y comienza a producir picos de voltaje. Su diseño es similar a cómo funciona el cerebro.

El comportamiento de la sinapsis también se puede ajustar cambiando la forma en que se fabrica el dispositivo y su temperatura de funcionamiento.

Referencia

Ultralow power artificial synapses using nanotextured magnetic Josephson junctions. Science Advances  26 Jan 2018: Vol. 4, no. 1, e1701329. DOI: 10.1126/sciadv.1701329


Martes, 30 de Enero 2018
Redacción T21
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