Nuevos memorresistores para una mejora clave de la inteligencia artificial

Las inteligencias artificiales basadas en redes neurales, sistemas así llamados por emular la arquitectura cerebral de los animales, sufren a veces un problema grave y repentino que es descrito como una amnesia catastrófica.

Esta “amnesia” puede desencadenarse cuando una red neural profunda es adiestrada para que aprenda una nueva tarea. Ocurre porque una nueva optimización tiende a grabarse encima de la anterior, borrándola y sustituyéndola. Un cerebro vivo no sufre este problema porque puede regular el grado de cambio sináptico. A esta capacidad se la puede definir como metaplasticidad.

Se cree que solo a través de la aplicación de diferentes grados de plasticidad puede nuestro cerebro aprender permanentemente nuevas cosas sin olvidar contenidos antiguos importantes. Unos científicos han hallado un modo de reproducir esta habilidad en componentes artificiales.

Los memorresistores, denominados también memristores o memristencias, son componentes electrónicos que se comportan de forma similar a como lo hacen las células cerebrales y que consumen muy poca energía en comparación con los componentes típicos del hardware de ordenadores. Su nombre deriva de las palabras “memoria” y “resistor” (esta última referida al componente eléctrico que recibe ese nombre o el de “resistencia”).

Los memorresistores son esencialmente resistores con memoria: su resistencia eléctrica cambia en función de la tensión eléctrica aplicada y, a diferencia de los elementos de conmutación convencionales, “recuerdan” su último o más común valor de resistencia, incluso después de que desaparezca la tensión eléctrica. Ello se debe a que los memorresistores son capaces de experimentar cambios estructurales como parte de su funcionamiento normal.

Un nuevo tipo de memorresistor consigue algo comparable a la metaplasticidad del cerebro humano, al permitir la adquisición de nuevos conocimientos sin olvidar por completo los adquiridos previamente.

Los memorresistores del nuevo tipo han sido diseñados por un equipo internacional que incluye a Ilia Valov, del Instituto Peter Grünberg (PGI-7), dependiente del Centro de Investigaciones de Jülich en Alemania, así como a Shaochuan Chen, de la Universidad de Aquisgrán en Alemania,

Parte de la estructura de un memorresistor del nuevo tipo. (Imagen: Chen, S., Yang, Z., Hartmann, H. et al., Nat. Commun., https://doi.org/10.1038/s41467-025-57543-w CC BY)

Estos nuevos memorresistores ofrecen ventajas significativas sobre las versiones anteriores: son más robustos, funcionan en un rango de voltajes más amplio y pueden operar tanto en modo analógico como en modo digital. Estas propiedades son de gran ayuda para superar el problema de la amnesia catastrófica.

Gracias a sus características, estos memorresistores permiten el uso de diferentes modos de conmutación para controlar la modulación de la actividad de forma que no se pierda la información almacenada. Son, por tanto, candidatos idóneos a formar parte de hardware de computación inspirado en cerebros vivos.

Grünberg, Chen y sus colegas exponen los detalles técnicos de su nueva clase de memorresistor en la revista académica Nature Communications, bajo el título “Electrochemical ohmic memristors for continual learning”. (Fuente: NCYT de Amazings)