Dispositivo único inspirado en el cerebro haría posible el cómputo paralelo veloz y eficiente.
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| Transistor sináptico niquelado de tres terminales. (a) En una sinapsis neural, el peso de la sinapsis (w), conformada por la cantidad de neurotransmisores y receptores dendríticos, es una función de la diferencia temporal entre picos preneuronales y postneuronales. (b) Diagrama esquemático transistor SmNiO3 (SNO) de tres terminales con compuerta de líquido iónico con su canal de conductividad ajustado por la diferencia del tiempo entre el pico fuente y el de drenado. La función f 3 se aplica para simular la diferencia temporal entre la fuente y el drenado, que se manifiesta por la compuerta bias. (c) Mecanismo propuesto de modulación de resistencia, en el cual la oxidación y la reducción de especies Ni de controla a través de la creación y aniquilación de vacantes de oxígeno en el canal SNO por medio de un campo eléctrico externo, se diseña para habilitar el cambio de conductividad. (Crédito: Jian Shi et al./Nature Communications) |
Investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard
(SEAS) han creado un nuevo tipo de transistor neuromórfico que simula
el comportamiento de una sinapsis. El novedoso dispositivo modula
simultáneamente el flujo de información en un circuito y se adapta
físicamente a las señales cambiantes.
En el uso de propiedades inusuales en materiales modernos, el
transistor sináptico podría marcar el comienzo de un nuevo tipo de
inteligencia artificial: una inteligencia insertada no en algoritmos
inteligentes sino en la propia arquitectura del computador.
“El transistor que hemos demostrado es realmente análogo a la sinapsis en el cerebro”, dice el co-autor Jian Shi, de SEAS.
“Cada vez que una neurona inicia una acción y otra neurona reacciona,
la sinapsis que las conecta aumenta la fuerza de su conexión. Y
mientras más rápido sea el pico, más fuerte será la conexión sináptica.
En esencia, se memoriza la acción entre las neuronas”.
En principio, un sistema de integración de millones de diminutos
transistores sinápticos y terminales neuronales podrían llevar la
computación paralela hacia una era de alto rendimiento y ultra
eficiente.
Una sinapsis electrónica
Mientras que los iones y receptores de calcio realizan un cambio en
una sinapsis biológica, la versión artificial logra la misma
plasticidad con iones de oxígeno.
Cuando se aplica un voltaje, estos iones se deslizan dentro y fuera
de la red cristalina de una película muy delgada (80 nanómetros ) de niquelato de samario, que actúa como el canal de una sinapsis entre dos “axones” de platino y sus “dendritas” terminales.
La variabilidad de la concentración de iones en el niquelato aumenta o
disminuye su conductividad –es decir, su capacidad para transportar
información en una corriente eléctrica.
Y, al igual que en una sinapsis natural, la fuerza de la conexión depende del tiempo de retardo en la señal eléctrica.
Estructuralmente, el dispositivo consiste en el semiconductor
niquelato intercalado entre dos electrodos de platino adyacentes a un
pequeña bola de líquido iónico.
Un circuito multiplexor externo convierte el tiempo de retardo en una
magnitud de voltaje, que se aplica al líquido iónico, creando un campo
eléctrico que lleva iones hacia el niquelato o los elimina.
Todo el dispositivo, de sólo unos cientos de micrones de largo, está
integrado en un chip de silicio y puede integrarse en los circuitos
electrónicos convencionales.