¿Inteligencia artificial portátil gracias a memorresistores miniaturizados?

La inteligencia artificial es una modalidad aún poco desarrollada de la computación, y busca emular el procesamiento de información del cerebro así como su habilidad para hacer deducciones. Tiene como principal propósito realizar tareas computacionalmente muy complejas, como el reconocimiento de imágenes o la predicción meteorológica, y su meta final es lograr una réplica de la mente humana lo más parecida posible a esta. Como parte de las estrategias de emulación, se han comenzado a utilizar en años recientes dispositivos de un tipo conocido como “memorresistor” que adoptan el papel de las sinapsis. Las sinapsis son, por así decirlo, los cables que conectan a unas neuronas con otras en el cerebro. Ya funcionan sistemas de inteligencia artificial, aunque todavía queda mucho trabajo por hacer en este campo. También se han encontrado muchos obstáculos a la hora de miniaturizar los sistemas de inteligencia artificial para permitir usar esta con la facilidad con la que hoy usamos ordenadores portátiles.

Para lograr miniaturizar lo suficiente un sistema de inteligencia artificial, puede ser una buena estrategia comenzar por miniaturizar las piezas que lo componen. Unos ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, han diseñado un "cerebro en un chip", más pequeño que un pedazo de confeti. Este cerebro en un chip está hecho de decenas de miles de sinapsis cerebrales artificiales denominadas "memorresistores", componentes basados en el silicio que imitan las sinapsis que transmiten información en el cerebro humano.

Los investigadores fabricaron cada memorresistor a partir de aleaciones de plata y cobre, junto con silicio.

Al poner el chip a trabajar en varias tareas visuales, este es capaz de "recordar" imágenes almacenadas y reproducirlas muchas veces, en versiones más nítidas y limpias que las almacenadas en otros modelos de memorresistor, hechos con materiales que no incluyen aleaciones.

El nuevo "cerebro en un chip", un dispositivo neuromórfico que incluye decenas de miles de memorresistores. (Imagen: Peng Lin)

Los resultados demuestran un nuevo y prometedor diseño de memorresistor para dispositivos neuromórficos (electrónica que se basa en un nuevo tipo de circuito que procesa la información de un modo que imita la arquitectura neuronal del cerebro). Tales circuitos inspirados en el cerebro podrían ser incorporados en pequeños dispositivos portátiles y llevarían a cabo complejas tareas de computación que hoy tan solo las supercomputadoras pueden realizar.

"Hasta ahora, las redes de sinapsis artificiales han existido solo como software. Estamos tratando de construir hardware de redes neuronales reales para sistemas portátiles de inteligencia artificial", explica Jeehwan Kim, del MIT.

Los memorresistores son un elemento esencial en la computación neuromórfica. En un dispositivo neuromórfico, un memorresistor operaría como lo hace un transistor en un circuito convencional, aunque su funcionamiento se asemejaría más al de una sinapsis cerebral (la unión entre dos neuronas). La sinapsis recibe señales de una neurona, en forma de iones, y, en consonancia con ello, envía una señal a la siguiente neurona.

Un transistor en un circuito convencional transmite información cambiando entre uno de solo dos valores, 0 y 1, y haciéndolo solamente cuando la señal que recibe, en forma de corriente eléctrica, es de una fuerza particular. Por el contrario, un memorresistor trabajaría a lo largo de un gradiente, muy parecido a como lo hace una sinapsis en el cerebro. La señal que produce varía dependiendo de la fuerza de la señal que recibe. Esto permitiría a un solo memorresistor adoptar muchos valores y, por lo tanto, realizar una gama de operaciones mucho más amplia que la de los transistores binarios.

Al igual que una sinapsis cerebral, un memorresistor también es capaz de "recordar" el valor asociado a un determinado nivel de corriente, y producir exactamente la misma señal la próxima vez que reciba una corriente similar. Esto podría asegurar que la respuesta a una ecuación compleja, o la clasificación visual de un objeto, sean fiables, un logro que normalmente implica el trabajo de múltiples transistores y condensadores.

Todo esto podría conducir, en un futuro no muy lejano, a la creación de potentes dispositivos de computación portátiles, capaces de hacer trabajos que hoy solo pueden hacer las supercomputadoras, y sin depender siquiera de conexiones a internet. (Fuente: NCYT Amazings)