Más cerca de un ordenador que imita al cerebro humano usando solo agua y sal

Durante décadas los expertos han intentado reproducir en un ordenador la capacidad de procesamiento del cerebro humano, pero los requerimientos de espacio y energía son enormes. O lo eran hasta ahora: un equipo de científicos de las universidades de Utrecht (Países Bajos) y Sogang (Corea del Sur), han logrado construir una sinapsis artificial que funciona con agua y sal y proporciona la primera evidencia de que un sistema que utiliza el mismo medio que nuestro cerebro puede procesar información compleja.

Los resultados se han publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences. En la búsqueda de mejorar la eficiencia energética de los ordenadores convencionales, los científicos han recurrido durante mucho tiempo al cerebro humano en busca de inspiración. Su objetivo es emular su extraordinaria capacidad de varias maneras.

Estos esfuerzos han llevado al desarrollo de ordenadores similares a cerebros, que se apartan del procesamiento binario tradicional para adoptar métodos analógicos similares al cerebro humano. Sin embargo, mientras que nuestros cerebros funcionan utilizando agua y partículas de sal disueltas llamadas iones como medio, la mayoría de los ordenadores actuales inspirados en el cerebro dependen de materiales sólidos convencionales.

Esto plantea la pregunta: ¿no podríamos lograr una imitación más fidedigna del funcionamiento del cerebro adoptando el mismo medio? Esta intrigante posibilidad se encuentra en el corazón del floreciente campo de la computación neuromórfica iontrónica.

Los autores del estudio, liderados por Tim Kamsma, han demostrado, por primera vez, un sistema dependiente de agua y sal que exhibe la capacidad de procesar información compleja. Un elemento central de este descubrimiento es un dispositivo diminuto que mide 150 por 200 micrómetros (un micrómetro es la milésima parte de un milímetro), que imita el comportamiento de una sinapsis, un componente esencial del cerebro responsable de transmitir señales entre neuronas. Hay que tener en cuenta que una neurona mide entre 4 y 100 micrómetros.

“Aunque ya existen sinapsis artificiales basadas en materiales sólidos capaces de procesar información compleja, ahora mostramos un futuro posible – explica Kamsma en un comunicado -. Es la primera vez que esta hazaña también se puede lograr usando agua y sal. Estamos replicando efectivamente el comportamiento neuronal usando un sistema que emplea el mismo medio que el cerebro”.

El dispositivo, 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, simulando las conexiones entre neuronas.

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. Sin embargo, en este momento sigue siendo especulativo si esta visión se materializará. Sin embargo, Kamsma considera que la publicación es un importante paso adelante.

“Representa un avance crucial hacia ordenadores capaces no solo de imitar los patrones de comunicación del cerebro humano, sino también de utilizar el mismo medio – concluye Kamsma -. Quizás esto, en última instancia, allane el camino para sistemas informáticos que reproduzcan más fielmente las extraordinarias capacidades del cerebro humano”.