Un ordenador diseñado como el cerebro humano supera a los ordenadores convencionales

Un nuevo ordenador con arquitectura inspirada en el cerebro humano resuelve ecuaciones más complejas y gasta menos electricidad que los ordenadores convencionales.

El logro es obra de un equipo integrado, entre otros, por Qiangfei Xia, de la Universidad de Massachusetts en Amherst, y Wenhao Song, de la Universidad del Sur de California en Los Ángeles, de Estados Unidos ambas instituciones.

La pieza clave del singular ordenador creado por este equipo es el memorresistor, un componente aparecido en años recientes y que a menudo es descrito como una neurona artificial. En algunos aspectos, un ordenador con una abundante cantidad de memorresistores, como es el caso del ahora presentado, puede comportarse de un modo parecido a como lo hace un cerebro vivo.

Muchas de las cuestiones científicas importantes de hoy en día, desde el modelado de materiales a nanoescala hasta la climatología a gran escala, pueden explorarse utilizando ecuaciones complejas. Sin embargo, en términos de velocidad, consumo energético e infraestructura, los ordenadores convencionales actuales están llegando a su límite para realizar estos cálculos.

Con estos ordenadores actuales, cada vez que se quiere almacenar información o encomendar una tarea a un programa, es necesario mover datos entre la memoria y la unidad de procesamiento. Con tareas complejas que mueven grandes cantidades de datos, se produce una especie de "cuello de botella" o "atasco de tráfico" de procesamiento.

Una forma en que la informática tradicional ha intentado solucionar esto es aumentando el ancho de banda. En cambio, Xia, Song y sus colegas han recurrido a los memorresistores para evitar esos "atascos de tráfico" o "cuellos de botella" reduciendo la cantidad de transferencias de datos.

El memorresistor es un componente eléctrico que ejerce de resistor (controla el flujo de electricidad en un circuito) pero que también ejerce de unidad de memoria.

Un memorresistor controla el flujo de corriente eléctrica en un circuito, a la vez que "recuerda" el estado anterior, incluso cuando se desconecta la alimentación eléctrica, a diferencia de los actuales chips informáticos basados en transistores, que solo pueden retener información mientras hay alimentación eléctrica. El memorresistor puede programarse en varios niveles de resistencia, lo que aumenta la densidad de información.

Un chip con una abundante cantidad de memorresistores. (Foto: Can Li / Qiangfei Xia)

Configurada del modo adecuado, una circuitería a base de memorresistores acelera sustancialmente la computación, ya que esta se realiza en el mismo sitio donde ya está almacenada la información a emplear, en vez de tener que transportar esa información entre la memoria donde se la almacena y la unidad de procesamiento. Volviendo a la analogía del tráfico de vehículos, Xia compara la computación mediante memorresistores a evitar atascos de tráfico provocados por gente que va o vuelve del trabajo, por conseguir que mucha de esa gente haga su trabajo de manera telemática desde su hogar, ahorrándose así el tiempo invertido en los desplazamientos.

Xia, Song y sus colegas exponen los detalles técnicos de su ordenador y de las cosas que puede hacer en la revista académica Science, bajo el título "Programming memristor arrays with arbitrarily high precision for analog computing". (Fuente: NCYT de Amazings)