Desarrollan un nuevo transistor capaz de imitar la inteligencia humana

El experimento, publicado en la revista Nature, fue inspirado en la forma de funcionar del cerebro humano y demuestra que este transistor puede realizar mucho más que las simples tareas de aprendizaje automático, categorizando datos y siendo capaz de realizar aprendizaje asociativo. El dispositivo puede procesar y almacenar información simultáneamente, al igual que lo hace el cerebro.

“El cerebro tiene una arquitectura fundamentalmente diferente a la de una computadora digital”, explicó Mark C. Hersam, codirector de la investigación.

Los especialistas explicaron que en el cerebro, la memoria y el procesamiento de la información comparten ubicación y están completamente integrados, lo que da como resultado una eficiencia energética mucho mayor.

Mientras que en una computadora digital, los datos van y vienen entre un microprocesador y la memoria, lo que consume mucha energía y crea un cuello de botella al intentar realizar múltiples tareas al mismo tiempo.

¿Cómo crearon el transistor?

Para lograr el nuevo dispositivo el equipo de Hersam exploró nuevos avances en la física de los llamados “patrones muaré”, un tipo de diseño geométrico que surge cuando dos patrones se superponen, explican en la revista.

Cuando se apilan materiales bidimensionales, surgen nuevas propiedades que no existían en una única capa, que cuando se tuercen formando un patrón muaré, se hace posible una sintonización sin precedentes de las propiedades electrónicas, según el grupo de científicos.

Fueron combinados dos tipos diferentes de materiales atómicamente delgados, el grafeno bicapa y el nitruro de boro hexagonal que al apilarlos y retorcerlos intencionalmente, formaron un patrón muaré.

Al rotar una capa con respecto a la otra, lograron diferentes propiedades electrónicas en cada capa de grafeno, que a pesar de que ambas sólo estaban separadas por distancias a escala atómica, lograron una funcionalidad neuromórfica a temperatura ambiente.

Aunque los memristores o resistencia de memoria aún no son perfectos, es la tecnología mejor desarrollada capaz de realizar funciones combinadas de procesamiento y memoria actualmente.

“Gracias a la torsión como nuevo parámetro de diseño la cantidad de permutaciones posibles es enorme. El grafeno y el nitruro de boro hexagonal son muy similares estructuralmente, pero lo suficientemente diferentes como para obtener efectos muaré excepcionalmente fuertes”, dijo Hersam.

A su vez, detallaron que el nuevo transistor opera de manera estable incluso a temperatura ambiente y funciona a velocidades rápidas. Además , consume muy poca energía y retiene la información almacenada incluso cuando se corta la energía, convirtiéndose en un dispositivo ideal para aplicaciones del mundo real.

A diferencia de otros dispositivos informáticos que habían sido desarrollados para tratar de imitar el funcionamiento del cerebro, pero únicamente funcionaban bajo temperaturas criogénicas.

“De un modo similar, nuestro transistor sináptico logra una funcionalidad de procesamiento de información y memoria concurrente e imita más fielmente el cerebro”, señalaron los expertos.

Buscan imitar al cerebro

Los autores del experimento destacaron que el rápido desarrollo de la Inteligencia Artificial ha empujado a los científicos a desarrollar computadores cada vez más parecidas a nuestro cerebro.

“Los sistemas informáticos digitales convencionales tienen unidades de procesamiento y almacenamiento separadas, lo que hace que las tareas que requieren de un uso intensivo de datos consuman grandes cantidades de energía”, precisaron.

Los expertos se esfuerzan por descubrir nuevas formas de procesar los dispositivos inteligentes a un coste energético mucho menor, debido a que recopilan continuamente grandes cantidades de datos.

Entrenamiento del transistor

Mencionaron en el informe que el novedoso transistor fue entrenado para reconocer patrones similares, pero no idénticos.

Lo primero que hicieron fue mostrar al dispositivo un patrón 000 (tres ceros seguidos), para luego pedir a la Inteligencia Artificial (IA) que identificara patrones similares, como 111 o 101.

“Si la entrenamos para detectar 000 y luego le damos 111 y 101, sabrá que 111 es más similar a 000 que a 101. Puesto que 000 y 111 no son exactamente iguales, pero ambos tienen tres dígitos seguidos. Reconocer esa similitud es una forma de cognición de nivel superior conocida como aprendizaje asociativo”, aclararon.

A principios del mes de diciembre fue presentado un nuevo dispositivo nano electrónico capaz de analizar y categorizar datos de manera energéticamente eficiente, pero este nuevo transistor sináptico lleva el aprendizaje automático y la inteligencia artificial un paso más allá.

Aseguraron que el objetivo de este intento es hacer avanzar la tecnología de IA en la dirección de un pensamiento de nivel superior. “Las condiciones del mundo real suelen ser más complicadas de lo que los algoritmos de IA actuales pueden manejar, por lo que probamos nuestros nuevos dispositivos en condiciones más complicadas para verificar sus capacidades avanzadas”, añadieron.

@Lydr05

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FUENTE: Con información de la revista Nature y AP