Una nueva sinapsis artificial abre la puerta a computadoras inspiradas en cerebros humanos
Físicos teóricos y experimentales se unieron para emular el proceso de la sinapsis neuronal en un medio acuoso, en busca de avanzar en el nuevo campo de la iontrónica.
Ilustración de una sinapsis neuronal. / Christoph Burgstedt / Getty Images
En la búsqueda de un futuro con computadoras biológicas, físicos de Alemania y Corea del Sur unieron fuerzas para probar por primera vez una sinapsis artificial capaz de procesar información compleja. La conexión no se realizó a través de un circuito eléctrico, sino dentro de un recipiente con agua y sal, condiciones similares a las que existen dentro del cerebro humano.
Desde hace décadas, los teóricos han propuesto que, para superar los límites de la computación convencional, es necesario estudiar los sistemas nerviosos con los que opera el ser humano. Así nació conceptualmente la computación neuromórfica (es decir, inspirada en neuronas). Desde 1980, la ciencia ha intentado combinar los procesos biológicos del cerebro con la concepción actual de los ordenadores. Se han logrado importantes avances, como el surgimiento de las redes neuronales de aprendizaje, pero el reciente experimento publicado en Proceedings of the National Academy of Science representa una de las mayores aproximaciones a la idea de una computadora biológica.
Resumen sobre cómo opera el memristor iontrónico.
El equipo internacional creó un sistema computacional que depende de una solución salina y un componente de 200 micrómetros de tamaño. A este dispositivo le nombraron memristor iontrónico. Según los autores del reporte, el experimento fue diseñado para ser capaz de “recordar” la cantidad de carga eléctrica que ha circulado previamente a través de él. Aunque la operación parece simple, se tratan, esencialmente, de replicar el comportamiento neuronal usando un medio acuoso parecido al que permite la transmisión de cargas entre las neuronas del cerebro, explicó Tim Kamsma, doctor del Instituto de Física Teórica de la Universidad de Utrecht y primer autor del reporte.
Si bien no es la primera sinapsis artificial diseñada en la historia, sí es la primera en ser lograda usando un medio acuoso similar al que existe en el cerebro, lo que la hace pionera dentro de la iontrónica, una subrama emergente de la computación neuromórfica. Este avance representa el primer esfuerzo práctico en una nueva forma de procesar impulsos eléctricos, cuyo objetivo es lograr una computadora más eficiente y de bajo consumo eléctrico.
¿Una computadora iontrónica?
En el cerebro, ocurren incontables conexiones de neuronas (sinapsis) de manera simultánea bajo un ecosistema líquido. Una computadora convencional, por muy poderosa que esta sea, trabaja sobre materiales sólidos como el silicio, el cobre, aluminio y fibra de vidrio. La computación neuromórfica iontrónica busca cambiar el paradigma de computadoras con placas a otro con sistemas similares a contenedores de entornos acuosos, donde los iones transportan la electricidad. Por lo tanto, una computadora que funcione bajo los principios del campo de la iontrónica probablemente no será la caja llena de placas, memorias y transistores que todos imaginamos hoy cuando pensamos en ordenadores.
“Esto representa un avance crucial hacia computadoras capaces no solo de imitar los patrones de comunicación del cerebro humano, sino también de utilizar el mismo medio. Quizás esto, en última instancia, allane el camino para sistemas informáticos que reproduzcan más fielmente las extraordinarias capacidades del cerebro humano”, concluye Kamsma.
Existen otras formas de alcanzar una computadora biológica. Una de las más llamativas es la que expone la inteligencia organoide, que intenta usar directamente las células cerebrales y las correspondientes sinapsis como si se tratara de una placa madre. Por otro lado, lo biológico no es el único camino para las máquinas del futuro. Actualmente, se estudian las capacidades y limitaciones de las computadoras cuánticas. En cualquier caso, los teóricos de la tecnología parecen convenir en que, en el futuro, no habrá un solo tipo de computadoras, sino varias con distintos objetivos.
