Investigadores desarrollan un chip que trabaja como el cerebro humano y funciona a partir de luz

La tecnología ha avanzado de una forma impresionante los últimos años hasta el punto de posiblemente superar al cuerpo humano. El órgano más difícil de imitar ha sido el cerebro, por más desarrollo realizado en el campo de la inteligencia artificial. Si bien un chip puede hacer cálculos más complejos en cuestión de segundos, este cuenta con ciertas limitaciones.

Por ejemplo, un computador normalmente tiene separadas las unidades de almacenamiento y procesamiento. Esto provoca que los datos tengan que ir y volver entre los dos componentes, tardando más de lo que debería. En este sentido el cerebro es mejor, pues almacena y procesa la información en el mismo lugar.

Es por eso que un grupo de investigadores de distintas universidades quiso desarrollar un chip capaz de imitar el funcionamiento del cerebro. Así, en su documento publicado en Nature, detallan la creación de una red de neuronas artificiales. Estas, contenidas dentro de un chip, trabajarían empleando luz para imitar el trabajo de las neuronas y sus sinapsis.

El desarrollo sería capaz de «aprender» información para usarla en el reconocimiento de patrones. Este proceso se asemejaría al de un cerebro, pero al funcionar con luz, sería mucho más rápido.

Imitando al cerebro

La mayoría de los enfoques existentes relacionados con las llamadas redes neuromórficas se basan en la electrónica. En cambio, en este caso se trata de sistemas ópticos. Estos utilizan fotones (partículas de luz) y todavía están en una etapa temprana de desarrollo.

Para crear un chip, se crean guías de ondas ópticas que pueden transmitir la luz. Estas son integradas a chips que al tiempo cuentan con materiales de cambio de fase. Estos últimos están en, por ejemplo, en DVD regrabables. Así, se les aplica luz láser que calienta el material y genera una reacción fuerte. La acción provoca el cambio de materiales, por lo que sirve para imitar la sinapsis. Es decir, la transferencia de impulsos entre dos neuronas. Así lo explicaron los desarrolladores:

Nuestro sistema nos ha permitido dar un paso importante hacia la creación de hardware de computadora que se comporta de manera similar a las neuronas y las sinapsis en el cerebro y que también puede trabajar en tareas del mundo real. Al trabajar con fotones en lugar de electrones, podemos aprovechar al máximo el potencial conocido de las tecnologías ópticas, no solo para transferir datos, como ha sido el caso hasta ahora, sino también para procesar y almacenarlos en un solo lugar«.

El chip fue desarrollado con cuatro neuronas artificiales y 60 sinapsis. Después le suministraron información a través de pulsos de luz usando algoritmos de aprendizaje automático. Finalmente esta red fue capaz de reconocer estos patrones.

Se calcula que este chip podrá ayudar a detectar automáticamente el cáncer. Sin embargo, por ahora falta mucho trabajo para llegar a ese punto.