Estilo de vida

Desarrollan una neurona artificial utilizando iones para el almacenamiento de información.

La electrónica inspirada en el cerebro es objeto de una intensa investigación. Científicos del Centro Nacional de Investigaciones Científicas (CNRS) y la Ecole Normale Supérieure de Paris, en Francia, han trabajado en el desarrollo de neuronas artificiales utilizando iones como células nerviosas para transportar información y han verificado que los dispositivos fabricados con una sola capa de iones que transportan agua dentro de nanoesferas de grafeno tienen la misma capacidad de transmisión que una neurona, como se publicó en la revista «Science».

Con un consumo de energía equivalente a dos plátanos al día, el cerebro humano puede realizar muchas tareas complejas. Su alta eficiencia energética depende en particular de su unidad base, la neurona, que tiene una membrana con poros nanométricos denominados canales iónicos, que se abren y cierran según los estímulos recibidos. Los flujos de iones resultantes crean una corriente eléctrica responsable de la emisión de potenciales de acción, señales que permiten que las neuronas se comuniquen entre sí.

La inteligencia artificial puede realizar todas estas tareas, pero solo a costa de un consumo de energía decenas de miles de veces superior al del cerebro humano. Así que todo el desafío de la investigación actual es diseñar sistemas electrónicos que sean tan eficientes energéticamente como el cerebro humano, por ejemplo, utilizando iones, y no electrones, para transportar información.

Para ello, la nanofluídica, el estudio de cómo se comportan los fluidos en canales de menos de 100 nanómetros de ancho, ofrece muchas perspectivas. En un nuevo estudio, un equipo del Laboratorio de Física ENS (CNRS / ENS-PSL / Universidad de la Sorbona / Universidad de París) muestra cómo construir un prototipo de neurona artificial compuesto por rendijas de grafeno extremadamente delgadas que contienen una sola capa de moléculas de agua.

Los científicos han demostrado que, bajo el efecto de un campo eléctrico, los iones de esta capa de agua se juntan en grupos alargados y desarrollan una propiedad conocida como efecto memristor: estos grupos retienen algunos de los estímulos recibidos en el pasado.

Repitiendo la comparación con el cerebro, las rendijas de grafeno reproducen canales de iones, grupos y flujos de iones. Y, utilizando herramientas teóricas y digitales, los científicos han demostrado cómo ensamblar estos clusters para reproducir el mecanismo físico de emisión de potenciales de acción y, por tanto, la transmisión de información.

Este trabajo teórico continúa de forma experimental en el equipo francés, en colaboración con científicos de la Universidad de Manchester (Reino Unido). El objetivo ahora es demostrar experimentalmente que estos sistemas pueden implementar algoritmos de aprendizaje simples que pueden servir como base para las memorias electrónicas del futuro.

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