Durante décadas los científicos trataron de fabricar los primeros ordenadores buscando inspiración en el cerebro humano. Con el tiempo, la tecnología fue sustituyendo la barrera biológica, creando ordenadores que incluso superaban a los humanos, pero con una carga energética muy superior. Ahora, la ciencia vuelve a mirar al pasado. Físicos teóricos de la Universidad de Utrecht, junto con físicos experimentales de la Universidad Sogang de Corea del Sur, han logrado fabricar una sinapsis artificial que funciona con agua y sal, es decir, con el mismo combustible que utiliza nuestro cerebro para procesar información compleja.
Hasta ahora habíamos logrado fabricar computadoras similares a cerebros, que se apartaban del procesamiento binario tradicional, para adoptar métodos analógicos similares a los humanos. Sin embargo, mientras nuestros cerebros funcionan utilizando agua y partículas de sal, llamadas iones, la mayoría de computadoras actuales dependen de materiales sólidos convencionales.
Replicar el funcionamiento del cerebro adoptando las mismas herramientas se ha convertido en el principal objetivo de la llamada computación neuromórfica iontrónica. Ahora los científicos han demostrado por primera vez que un sistema dependiente de agua y sal es capaz de procesar información compleja. Los resultados acaban de publicarse en la revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
El elemento central de este descubrimiento es un dispositivo diminuto, de 150 por 200 micrómetros (un micrómetro es una milésima de milímetro), que imita el comportamiento de una sinapsis, un componente esencial del cerebro, responsable de transmitir las señales entre las neuronas.
«Estamos replicando el comportamiento neuronal utilizando un sistema que emplea el mismo medio que el cerebro», apunta Tim Kamsma, profesor del Instituto de Física Teórica y del Instituto de Matemáticas de la Universidad de Utrecht, y autor principal del estudio.
El dispositivo, desarrollado por científicos en Corea, y denominado memristor iontrónico, consta de un microcanal en forma de cono lleno de una solución de agua y sal. Al recibir impulsos eléctricos, los iones dentro del líquido migran a través del canal, lo que provoca alteraciones en la concentración de iones. Dependiendo de la intensidad (o duración) del impulso, la conductividad del canal se ajusta, lo que refleja el fortalecimiento o debilitamiento de las conexiones entre neuronas. «La posibilidad de adaptar los canales para retener y procesar información durante diferente tiempo, es similar a los mecanismos sinápticos observados en nuestro cerebro», explica Kamsma.
La génesis de este descubrimiento se remonta a una idea concebida por Kamsma, quien comenzó a trabajar con un grupo de investigación de Corea del Sur: «Acogieron mi teoría con gran entusiasmo y rápidamente iniciaron un trabajo experimental basado en ella». Sorprendentemente, los hallazgos se materializaron en apenas tres meses, siguiendo las predicciones esbozadas en el marco teórico de Kamsma: «Es increíblemente gratificante ser testigo de la transición de las conjeturas teóricas a resultados tangibles en el mundo real».
Kamsma subraya la naturaleza fundamental de la investigación y destaca que la computación neuromórfica iontrónica, si bien está experimentando un rápido crecimiento, todavía está en su infancia.
El resultado previsto es un sistema informático muy superior en eficiencia y consumo de energía en comparación con la tecnología actual. «Representa un avance crucial hacia computadoras capaces no sólo de imitar los patrones de comunicación del cerebro humano sino también de utilizar el mismo medio. Quizá en última instancia allane el camino para sistemas informáticos que reproduzcan más fielmente las extraordinarias capacidades del cerebro humano».
Con información de Mundo
