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Científicos del Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology, perteneciente a la Universidad en Daegu en Corea del Sur, han desarrollado un dispositivo artificial que puede imitar la función de las neuronas humanas y de las sinapsis responsables de la memoria.
La memoria humana es una función cerebral mediante la cual recordamos experiencias pasadas. Los recuerdos de esas experiencias se crean cuando las neuronas que forman parte de un circuito cerebral específico refuerzan la actividad de las sinapsis.
La sinapsis es la región en la que las neuronas del cerebro humano envían y reciben señales nerviosas, como las relacionadas con los recuerdos. En ese espacio entre neuronas se encuentran las dendritas, ramificaciones neuronales que reciben los impulsos nerviosos procedentes de otras neuronas, y los axones, otra prolongación neuronal que envía a otras células la información recibida por las dendritas.
Hay cientos de trillones de sinapsis en el cerebro humano que usan un sistema de procesamiento de información masivamente paralelo, en el que participan miles de millones de neuronas a la vez, usando para ello muy poca energía.
Esta sorprendente habilidad cerebral ha despertado el interés de los científicos por la imitación de la función biológica de la sinapsis y provocado ya algunos resultados, como la creación de una sinapsis artificial basada en grafeno que imita las tareas cognitivas del cerebro humano con una excelente eficiencia energética, tal como informamos en otro artículo.
Regulable
El equipo surcoreano, liderado por Myoung-Jae Lee, ha desarrollado un dispositivo sináptico artificial de alta fiabilidad mediante la estructuración del óxido de tantalio, ampliamente utilizado en la industria de electrónica, química, comunicaciones, metalurgia, aeroespacial y farmacéutica.
Este dispositivo sináptico artificial simula la función de las sinapsis en el cerebro a medida que la resistencia de la capa de óxido de tantalio aumenta o disminuye gradualmente, según la intensidad de las señales eléctricas. Ha tenido éxito en superar las limitaciones de durabilidad de los dispositivos actuales.
También ha superado con éxito un experimento sobre la plasticidad de la sinapsis artificial, que permite la creación, almacenamiento y eliminación de recuerdos, incluso el fortalecimiento y la eliminación de la memoria a largo plazo (que almacena recuerdos por un plazo de tiempo mayor a seis meses), a través de regular la fuerza de la conexión sináptica entre neuronas.
El método de almacenamiento de datos permite usar sólo una pequeña parte del dispositivo, simplifica la complejidad de conexión del circuito y reduce el consumo de energía en relación con el usado ordinariamente para almacenar información mediante el sistema binario de 1 y 0.
La memoria humana es una función cerebral mediante la cual recordamos experiencias pasadas. Los recuerdos de esas experiencias se crean cuando las neuronas que forman parte de un circuito cerebral específico refuerzan la actividad de las sinapsis.
La sinapsis es la región en la que las neuronas del cerebro humano envían y reciben señales nerviosas, como las relacionadas con los recuerdos. En ese espacio entre neuronas se encuentran las dendritas, ramificaciones neuronales que reciben los impulsos nerviosos procedentes de otras neuronas, y los axones, otra prolongación neuronal que envía a otras células la información recibida por las dendritas.
Hay cientos de trillones de sinapsis en el cerebro humano que usan un sistema de procesamiento de información masivamente paralelo, en el que participan miles de millones de neuronas a la vez, usando para ello muy poca energía.
Esta sorprendente habilidad cerebral ha despertado el interés de los científicos por la imitación de la función biológica de la sinapsis y provocado ya algunos resultados, como la creación de una sinapsis artificial basada en grafeno que imita las tareas cognitivas del cerebro humano con una excelente eficiencia energética, tal como informamos en otro artículo.
Regulable
El equipo surcoreano, liderado por Myoung-Jae Lee, ha desarrollado un dispositivo sináptico artificial de alta fiabilidad mediante la estructuración del óxido de tantalio, ampliamente utilizado en la industria de electrónica, química, comunicaciones, metalurgia, aeroespacial y farmacéutica.
Este dispositivo sináptico artificial simula la función de las sinapsis en el cerebro a medida que la resistencia de la capa de óxido de tantalio aumenta o disminuye gradualmente, según la intensidad de las señales eléctricas. Ha tenido éxito en superar las limitaciones de durabilidad de los dispositivos actuales.
También ha superado con éxito un experimento sobre la plasticidad de la sinapsis artificial, que permite la creación, almacenamiento y eliminación de recuerdos, incluso el fortalecimiento y la eliminación de la memoria a largo plazo (que almacena recuerdos por un plazo de tiempo mayor a seis meses), a través de regular la fuerza de la conexión sináptica entre neuronas.
El método de almacenamiento de datos permite usar sólo una pequeña parte del dispositivo, simplifica la complejidad de conexión del circuito y reduce el consumo de energía en relación con el usado ordinariamente para almacenar información mediante el sistema binario de 1 y 0.
Reforzar la IA
Las aplicaciones de este dispositivo son diversas, ya que vale para circuitos de muy baja potencia que procesen grandes volúmenes de datos, debido a su capacidad de procesamiento en paralelo con muy poca energía.
El dispositivo de sinapsis artificial puede aplicarse también a los semiconductores inteligentes de la próxima generación, así como al desarrollo de la Inteligencia Artificial (IA), el aprendizaje automático, el aprendizaje profundo (conjunto de algoritmos de aprendizaje automático) y a los semiconductores imitadores del cerebro.
Tal como explica el director de la investigación en un comunicado, "esta investigación asegura la fiabilidad de los dispositivos sinápticos existentes y mejora las desventajas. Esperamos contribuir al desarrollo de la IA basada en el sistema neuromórfico que imita al cerebro humano mediante la creación de un circuito que imita la función de las neuronas".
Las aplicaciones de este dispositivo son diversas, ya que vale para circuitos de muy baja potencia que procesen grandes volúmenes de datos, debido a su capacidad de procesamiento en paralelo con muy poca energía.
El dispositivo de sinapsis artificial puede aplicarse también a los semiconductores inteligentes de la próxima generación, así como al desarrollo de la Inteligencia Artificial (IA), el aprendizaje automático, el aprendizaje profundo (conjunto de algoritmos de aprendizaje automático) y a los semiconductores imitadores del cerebro.
Tal como explica el director de la investigación en un comunicado, "esta investigación asegura la fiabilidad de los dispositivos sinápticos existentes y mejora las desventajas. Esperamos contribuir al desarrollo de la IA basada en el sistema neuromórfico que imita al cerebro humano mediante la creación de un circuito que imita la función de las neuronas".
Referencia
Reliable Multivalued Conductance States in TaOx Memristors through Oxygen Plasma-Assisted Electrode Deposition with in Situ-Biased Conductance State Transmission Electron Microscopy Analysis. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10 (35), pp 29757–29765. DOI:10.1021/acsami.8b09046
Reliable Multivalued Conductance States in TaOx Memristors through Oxygen Plasma-Assisted Electrode Deposition with in Situ-Biased Conductance State Transmission Electron Microscopy Analysis. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10 (35), pp 29757–29765. DOI:10.1021/acsami.8b09046
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