El cerebro humano encierra el secreto de la personalidad
única de cada ser humano. Pero también puede constituir la base de una forma de
computación muchísimo más eficiente que la convencional.
El equipo de Kenji Ueda, de la Universidad de Nagoya en
Japón, ha demostrado recientemente cómo hacerlo, mediante uniones de grafeno y
diamante que imitan algunas de las funciones del cerebro humano.
En comparación con las arquitecturas tradicionales de los
ordenadores, la del cerebro humano puede procesar con una eficacia muy superior
algunas clases de datos de alta complejidad, como por ejemplo las imágenes. Por
ello, existe un gran interés en construir arquitecturas
"neuromórficas" que imiten la red neuronal del cerebro.
Un fenómeno esencial para la memoria y el aprendizaje es la "plasticidad sináptica", la capacidad de las sinapsis (enlaces neuronales) para adaptarse en respuesta a un aumento o disminución de la actividad. Se ha intentado recrear un efecto similar utilizando transistores y memorresistores. Estos últimos son resistencias que, en vez de poseer un valor de resistencia eléctrica fijo, cuentan con una capacidad de transportar la corriente que cambia según el voltaje aplicado previamente. En otras palabras, son capaces de "recordar" la corriente anterior.
La nueva arquitectura para ordenadores se inspira en la
del cerebro humano, caracterizada por sofisticadas redes de células nerviosas,
como esta neurona recreada artísticamente encima del tipo de codificación
(binaria) que tradicionalmente la computación ha venido usando. (Ilustración:
Amazings / NCYT)
Los memorresistores controlados por la luz, o
"fotomemorresistores", desarrollados recientemente, pueden detectar
la luz y proporcionar una memoria no volátil, similar a la percepción visual y
la memoria humanas. Estas excelentes propiedades han abierto la puerta a un
nuevo tipo de materiales que pueden actuar como sinapsis optoelectrónicas
artificiales.
Esto motivó al equipo de investigación de la Universidad
de Nagoya a diseñar uniones de grafeno y diamante que pueden imitar las
características de las sinapsis biológicas y las funciones clave de la memoria
biológica, abriendo las puertas a dispositivos de memoria de detección de
imágenes de nueva generación.
En su reciente investigación, Ueda y sus colegas
demostraron funciones sinápticas controladas optoelectrónicamente utilizando
uniones entre grafeno alineado verticalmente y diamante. Las uniones fabricadas
imitan las funciones sinápticas biológicas, como la producción de la corriente
postsináptica excitatoria (la carga inducida por los neurotransmisores en la
membrana sináptica) al recibir una estimulación con pulsos ópticos y muestran
otras funciones cerebrales básicas como la transición de la memoria a corto
plazo a la memoria a largo plazo.
El equipo de Ueda detalla su innovación técnica en la
revista académica Carbon, bajo el título “Optoelectronic synapses using
vertically aligned graphene / diamond heterojunction”.
Fuente: NCYT
de Amazings
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