Samsung presenta la idea de «copiar y pegar» el cerebro en chips neuromórficos
La compañía Samsung ha compartido una nueva idea que acerca el mundo un paso más a la creación de chips neuromórficos, capaces de imitar mejor al cerebro. La idea, surgida entre ingenieros y científicos líderes de Samsung y de la Universidad de Harvard, se publicó en Nature Electronics en forma de artículo titulado «Electrónica neuromórfica basada en copiar y pegar el cerebro».
Los autores del artículo son Donghee Ham, investigador de Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) y profesor de la Universidad de Harvard; Hongkun Park, profesor de la Universidad de Harvard; Sungwoo Hwang, presidente y consejero delegado de Samsung SDS y antiguo responsable de SAIT; y Kinam Kim, vicepresidente y consejero delegado de Samsung Electronics.
«La ingeniería inversa del cerebro, mediante la imitación de la estructura y las funciones de las redes neuronales en un circuito integrado de silicio, fue el objetivo inicial de la ingeniería neuromórfica, pero sigue siendo una perspectiva lejana. Así, el foco de la ingeniería neuromórfica se ha desplazado de la imitación estricta del cerebro hacia proyectos inspirados en las características cualitativas del cerebro, como las señales controladas por eventos y el procesamiento de la información en la memoria. Aquí examinamos los enfoques actuales de la ingeniería neuromórfica y proponemos una visión que devuelve la electrónica neuromórfica a su objetivo inicial: la ingeniería inversa del cerebro», afirma el material científico.
La esencia de la idea se resume en dos palabras: «copiar» y «pegar». El artículo propone una forma de copiar el mapa de conexiones neuronales del cerebro con una matriz de nanoelectrodos, desarrollada por Ham y Park, y pegar ese mapa en una red tridimensional de memoria de estado sólido de alta densidad, tecnología en la que la compañía es líder mundial.
Con este enfoque de copiar y pegar, los autores plantean la posibilidad de crear un chip de memoria que se acerque a las capacidades de computación únicas del cerebro: bajo consumo energético, aprendizaje sencillo, adaptación al entorno, así como autonomía y cognición. Estas características siempre han estado fuera del alcance de la tecnología actual.
El cerebro está formado por una gran cantidad de neuronas, y su esquema de cableado determina las funciones del órgano. Por eso, conocer el mapa es clave para la ingeniería inversa del cerebro.
El objetivo inicial de la ingeniería neuromórfica, surgida en los años ochenta, era imitar en un chip de silicio esa estructura y función de las redes neuronales. Resultó ser una tarea difícil, ya que todavía se sabe poco sobre cómo se conectan entre sí tantas neuronas para generar las funciones superiores del cerebro. Por ello, el objetivo se simplificó a crear un chip «inspirado» en el cerebro, en lugar de una imitación exacta.
Los autores del artículo proponen una forma de volver al objetivo original de la ingeniería neuromórfica: la ingeniería inversa del cerebro. La matriz de nanoelectrodos puede acceder con eficacia a un gran número de neuronas, por lo que puede registrar sus señales eléctricas con alta sensibilidad. Estos registros intracelulares masivos y paralelos permiten trazar el mapa de cableado neuronal, indicando dónde se conectan las neuronas entre sí y con qué intensidad. Por tanto, a partir de estos registros de control se puede extraer, o «copiar», el mapa del cableado neuronal.
El mapa neuronal copiado puede luego «pegarse» en una red de memoria no volátil, por ejemplo, la memoria flash comercial que usamos a diario en las unidades de estado sólido (SSD), o una «nueva» memoria como la memoria resistiva de acceso aleatorio (RRAM), programando cada celda para que su conductividad represente la fuerza de cada conexión neuronal del mapa copiado.
El artículo da un paso más y propone una estrategia para pegar rápidamente el mapa del cableado neuronal en una red de memoria. Una red de dispositivos de almacenamiento no volátiles diseñados específicamente puede aprender y reproducir el mapa de conexiones neuronales cuando se controla directamente con las señales registradas dentro de las células. Es un esquema que carga directamente el mapa de conexiones neuronales del cerebro en un chip de memoria.
Como el cerebro humano tiene unos 100 000 millones de neuronas y aproximadamente 1000 veces más conexiones sinápticas, un chip neuromórfico final necesitaría unos 100 billones de recuerdos. Integrar una cantidad tan enorme de memoria en un solo chip ha sido posible gracias a la integración tridimensional de memoria, tecnología liderada por Samsung, que abrió una nueva era en la industria.
Aprovechando su experiencia avanzada en la fabricación de chips, la compañía planea seguir investigando en ingeniería neuromórfica para reforzar su liderazgo en semiconductores de inteligencia artificial de nueva generación.
«La visión que presentamos es muy ambiciosa. Pero trabajar en un objetivo tan heroico ampliará los límites de la inteligencia artificial, la neurociencia y las tecnologías de semiconductores»
Es, sin duda, un desafío complejo para cualquier empresa, ya que no existe el código necesario para hacer funcionar un cerebro virtual. Samsung quizá ha abierto la puerta a una inteligencia artificial similar a la humana, pero puede pasar mucho tiempo antes de que alguien alcance ese objetivo.
