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¿Pueden las computadoras imitar al cerebro humano?

Las máquinas a grande escala que parecen cerebros con habilidades parecidas para resolver problemas a las de humanos podrían volverse una realidad. Investigadores han inventado gadgets microscópicos que imitan las conexiones entre las neuronas del cerebro humano de manera mucho mejor que los dispositivos previos.

Nuevas investigaciones podrían llevarnos a tener mejores robots, autos que se conducen a sí mismos, recaudación de información, diagnósticos médicos, análisis de la bolsa de valores y “otros sistemas y máquinas inteligentes que interactúen con los humanos en el futuro”, dice Tae Woo Lee, un científico de materiales de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang en Corea que además es uno de los investigadores del estudio.

El enorme poder de cómputo del cerebro humano nace de sus conexiones. Las investigaciones anteriores sugieren que el cerebro tiene aproximadamente 100 mil millones de neuronas y aproximadamente un cuatrillón de conexiones que unen a esas células. En cada una de esas conexiones, o sinapsis, una neurona por lo general se enciende unas 10 veces por segundo.

En términos generales, el cerebro humano puede desempeñar alrededor de 40 cuatrillones de operaciones por segundo. En comparación, la computadora más rápida del mundo, Tianhe-2 (ubicada en China), es capaz de llevar a cabo 55 cuatrillones de cálculos por segundo, de acuerdo al proyecto TOP500, que categoriza las 5,000 computadoras más poderosas del mundo. Sin embargo, investigaciones previas sugieren que los cerebros humanos consumen cerca de 20 watts de poder, apenas lo suficiente para encender un foco ligero.

Los científicos quieren construir computadores que imiten el poder del cerebro humano y su eficiencia. “El desarrollo de sinapsis artificial con la conducta biológica comparable sería un paso crítico”, dijo Lee.

Hasta ahora, la sinapsis artificial consumía mucha más energía que la sinapsis biológica. Investigaciones previas sugieren que la sinapsis biológica consume cerca de 10 femtojoules cada vez que se enciende una neurona. Ahora, Lee y sus colegas han creado una sinapsis artificial que consume solo 1.23 de femtojoules por evento sináptico, haciéndola una de las sinapsis artificiales que consumen menos energía hasta ahora. (Por ejemplo, en comparación con una manzana pequeña que cae al suelo desde una distancia de un metro podría generar cerca de un cuatrillón de femtojoules de energía cinética).

La investigación sugiere que “el consumo de energía y la densidad de memoria de las células artificiales al final serían competencia directa, e incluso sobrepasarán la de los cerebros biológicos en el futuro”, afirmó Lee. Esas sinapsis artificiales nuevas son una especie de transmisor o encendedor electrónico. Al prenderlo y apagarlo, pueden imitar cómo se enciende una sinapsis.

Los investigadores fabricaron 144 transmisores de sinapsis en una oblea de 10 centímetros. En el corazón de esos dispositivos se colocaron cables que abarcan de 200 a 300 nanómetros (mil millonésimas de un metro). Para comparar, el cabello humano en promedio mide cerca de 100,000 nanómetros de ancho. Las pequeñas funciones de los dispositivos ayudarán a minimizar la cantidad de energía que consumen, dicen los investigadores. Los nuevos dispositivos están hechos de un material orgánico único envuelto alrededor del otro. Estos materiales ayudan a la sinapsis artificial a atrapar o liberar iones cargados eléctricamente, imitando cómo trabaja la sinapsis biológica, simulando un encendedor eléctrico que es prendido o apagado.

La sinapsis artificial puede imitar la forma y flexibilidad de las fibras largas de la estructura de los nervios humanos. De acuerdo a Lee, los investigadores podrían arreglar esos dispositivos en redes 3D de cierta manera que imite al cerebro humano. Sin embargo, añadió el investigador, se necesitan avances en la impresión 3D para crear dichas redes 3D para la sinapsis artificial.

Según Lee, los investigadores ahora están trabajando en desarrollar nanocables orgánicos de tan solo doce nanómetros de ancho. Asimismo, creen que pueden reducir aún más el consumo de energía de los transmisores sinápticos al mejorar la selección y estructura de los materiales que usan.

Baudilio Sosa Mayonga

Comments

nadyelionw     29 June 2017

Estamos cada vez más cerca de crear a Skynet....pero es impresionante lo que la biotecnología ha logrado y seguirá avanzando cada vez más. Mientras tanto seguiré pensando que mis sinapsis aun son especiales.

rebeca     29 June 2017

Pronto llegara el momento, pero para eso necesitan aprender como funciona totalmente el cerebro humano

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