Un equipo de ingenieros de Penn State está trabajando en un nuevo tipo de computación a medida que el progreso de la computación tradicional continúa desacelerándose. El nuevo método informático se basa en las redes neuronales del cerebro, que son extremadamente eficientes.
El artículo fue publicado en Comunicaciones de la naturaleza.
Computación inspirada en el cerebro
La principal diferencia entre la informática moderna y las computadoras analógicas, a las que pertenece el cerebro humano, es que la primera consta de dos estados: encendido-apagado o uno y cero. Por otro lado, una computadora analógica puede tener muchos estados posibles. Un ejemplo utilizado por el equipo es la comparación entre una luz que se enciende y se apaga y otra que tiene una cantidad variable de iluminación.
Según el líder del equipo y profesor asistente de ciencias de la ingeniería y mecánica de Penn State, Saptarshi Das, el estudio de la computación inspirada en el cerebro se lleva a cabo desde hace más de 40 años. En el mundo actual, los límites de las computadoras digitales ahora nos obligan a mirar hacia el procesamiento de imágenes de alta velocidad, que es el caso de los vehículos autónomos.
Big data también está desempeñando un papel importante en el cambio hacia la computación neuromórfica, dada su necesidad de tipos de reconocimiento de patrones que funcionen bien con la computación basada en el cerebro.
“Tenemos computadoras poderosas, de eso no hay duda, el problema es que tienes que almacenar la memoria en un lugar y hacer la computación en otro lugar”, dijo Das.
Al mover los datos de la memoria a la lógica, se gasta mucha energía, lo que da como resultado velocidades informáticas más lentas. Hasta que el cómputo y el almacenamiento de memoria puedan estar en el mismo lugar, se requiere mucho espacio para este tipo de entorno.
Thomas Shranghamer es estudiante de doctorado en el grupo y primer autor del artículo.
“Estamos creando redes neuronales artificiales, que buscan emular la eficiencia energética y de área del cerebro”, dijo Shranghamer. “El cerebro es tan compacto que puede caber sobre tus hombros, mientras que una supercomputadora moderna ocupa un espacio del tamaño de dos o tres canchas de tenis”.
Redes Neuronales Artificiales Reconfigurables
El equipo está trabajando en redes neuronales artificiales que pueden reconfigurarse como las neuronas del cerebro humano. Esto se lleva a cabo mediante la aplicación de un breve campo eléctrico a una lámina de grafeno, que es una capa gruesa de átomos de carbono. El equipo demostró al menos 16 posibles estados de memoria.
“Lo que hemos demostrado es que podemos controlar una gran cantidad de estados de memoria con precisión utilizando transistores de efecto de campo de grafeno simples”, dijo Das.
Al equipo ahora le gustaría comercializar la tecnología, y Das cree que habrá mucho interés en el trabajo dado el cambio actual hacia la computación neuromórfica entre las compañías de semiconductores más grandes.
El trabajo del equipo de Penn State es el último ejemplo de la transición a este tipo de redes neuronales artificiales. El cerebro humano demuestra una vez más su valor como inspiración para muchas de las tecnologías más nuevas y proporciona información valiosa sobre cómo los expertos pueden reducir drásticamente el tamaño de las supercomputadoras modernas.