Microchip neuromórfico con inteligencia artificial

Los sistemas actuales de detección electroquímica se caracterizan por ser voluminosos, estar limitados a unas pocas medidas fijas, presentar un coste elevado de miles de euros o dólares, requerir un mantenimiento manual intensivo y ejecutar los algoritmos de inteligencia artificial en la nube.

Un nuevo microchip permitirá analizar líquidos en tiempo real para predecir riesgos medioambientales y alimentarios. Esta tecnología ofrece las funciones de un laboratorio en miniatura e imita el sistema sensorial humano para examinar sustancias acuosas en cualquier momento y lugar.

Los sistemas de AiQUOS ofrecen las funcionalidades avanzadas de un laboratorio en un único chip para realizar análisis electroquímico y control de precisión de sustancias acuosas donde y cuando sea necesario. Esta tecnología permite integrar centenares de sensores multiparamétricos y análisis basado en inteligencia artificial en un mismo microchip con funcionamiento neuromórfico, es decir, inspirado en los sentidos y el cerebro humanos. AiQUOS es la nueva empresa de base tecnológica surgida del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB, dependiente del Centro Nacional de Microelectrónica (CNM) adscrito al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en España, así como del Instituto de Neuroinformática de la Universidad de Zúrich en Suiza que busca llevar estos dispositivos al mercado.

“Es la primera microtecnología neuromórfica desarrollada para realizar análisis electroquímico de sustancias acuosas en continuo”, indica Josep Maria Margarit, investigador Ramón y Cajal del IMB que ha liderado la innovación.

“Nunca hasta la fecha se habían desarrollado chips con matrices de sensores electroquímicos y circuitos neuroinspirados para percepción multimodal in situ. La integración conjunta de ambas funcionalidades dota de inteligencia al sistema para adaptarse a derivas y perturbaciones ambientales, así como interpretar de forma robusta y personalizada la información de múltiples sensores para la predicción de riesgos ambientales, agroalimentarios o de salud”, agrega el científico y cofundador de la empresa. Todo ello es posible “en un único dispositivo que mimetiza los mecanismos nerviosos biológicos para proporcionar datos, aprendizaje y toma de decisiones con un consumo mínimo”.

Las capacidades del sistema permiten tanto su miniaturización y adaptación a cualquier tipo de espacio, con autonomía energética y de funcionamiento, como su fabricación en grandes cantidades y a bajo coste sobre obleas de silicio (el sustrato semiconductor sobre el que se integran los chips).

Microchip desarrollado por AiQUOS. (Foto: IMB / CNM)

La empresa está probando esta tecnología en sondas de control para su lanzamiento al mercado. “Estamos incorporando los chips en sondas para la monitorización de agua, como tanques de producción acuícola o estaciones de tratamiento de agua, gracias a colaboraciones previas y actuales con socios industriales como IRTAmar y Aigües de Barcelona. Las sondas están diseñadas para realizar las mediciones sin necesidad de calibración frente a la variabilidad de la señal por envejecimiento e interferencias del medio de medida, y para generar alarmas tempranas por contaminación”, explica Cecilia Jiménez, investigadora en el IMB y cofundadora. “La sonda se puede reconfigurar fácilmente para trabajar en nuevas ubicaciones durante varias semanas con un mismo chip y permite transmitir los datos a través de una red ethernet, como dispositivo IoT (Internet de las Cosas)”, añade Jiménez.

La tecnología AiQUOS es el resultado de una larga colaboración internacional entre el IMB y la Universidad de Zúrich. Además, en su transferencia a la empresa se ha incluido otra tecnología desarrollada por la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB). (Fuente: IMB / CNM / CSIC)