{"id":1762,"date":"2019-05-10T21:06:22","date_gmt":"2019-05-10T21:06:22","guid":{"rendered":"http:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/?p=1762"},"modified":"2019-05-10T21:08:00","modified_gmt":"2019-05-10T21:08:00","slug":"chip-de-computo-basado-en-luz-funciona-similar-a-las-neuronas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/chip-de-computo-basado-en-luz-funciona-similar-a-las-neuronas\/","title":{"rendered":"Chip de c\u00f3mputo basado en luz funciona similar a las neuronas"},"content":{"rendered":"

\u00bfUna tecnolog\u00eda que funciona como un cerebro? En estos tiempos de inteligencia artificial, esto ya no parece tan inveros\u00edmil; por ejemplo cuando un tel\u00e9fono m\u00f3vil puede reconocer caras o idiomas. Sin embargo, con aplicaciones m\u00e1s complejas, las computadoras a\u00fan se enfrentan r\u00e1pidamente a sus propias limitaciones. Una de las razones de esto es que una computadora tradicionalmente tiene unidades separadas de memoria y procesador, cuya consecuencia es que todos los datos deben enviarse entre los dos. En este sentido, el cerebro humano est\u00e1 muy por delante incluso de las computadoras m\u00e1s modernas porque procesa y almacena informaci\u00f3n en el mismo lugar, en las sinapsis o conexiones entre neuronas, de las cuales hay trillones en el cerebro. Un equipo internacional de investigadores de las Universidades de M\u00fcnster (Alemania), Oxford y Exeter (ambos del Reino Unido) han tenido \u00e9xito en el desarrollo de una pieza de hardware que podr\u00eda abrir camino para crear computadoras que se parezcan al cerebro humano. Los cient\u00edficos lograron producir un chip que contiene una red de neuronas artificiales que funciona con la luz y puede imitar el comportamiento de las neuronas y sus sinapsis.
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\nLos investigadores pudieron demostrar que una red neurosin\u00e1ptica \u00f3ptica es capaz de \u00abaprender\u00bb la informaci\u00f3n y usarla como base para calcular y reconocer patrones, al igual que un cerebro. Como el sistema funciona solo con luz y no con electrones tradicionales, puede procesar datos muchas veces m\u00e1s r\u00e1pido. \u00abEste sistema fot\u00f3nico integrado es un hito experimental\u00bb, dice el profesor Wolfram Pernice de la Universidad de M\u00fcnster y socio principal del estudio. \u00abEl abordaje podr\u00eda usarse m\u00e1s adelante en muchos campos diferentes para evaluar patrones en grandes cantidades de datos, por ejemplo, en diagn\u00f3sticos m\u00e9dicos\u00bb. El estudio se publica en el \u00faltimo n\u00famero de la revista \u00abNature\u00bb.<\/p>\n

La historia en detalle – financiaci\u00f3n y m\u00e9todo utilizado<\/strong><\/p>\n

La mayor\u00eda de los abordajes existentes relacionados con las llamadas redes neurom\u00f3rficas se basan en la electr\u00f3nica, mientras que los sistemas \u00f3pticos, en los que se utilizan fotones, es decir, part\u00edculas de luz, a\u00fan est\u00e1n en su infancia. El principio que los cient\u00edficos alemanes y brit\u00e1nicos han presentado ahora funciona de la siguiente manera: las gu\u00edas de ondas \u00f3pticas que pueden transmitir luz y pueden fabricarse en microchips \u00f3pticos se han integrado con los llamados materiales de cambio de fase, que ya se encuentran en medios de almacenamiento como el DVD regrabable. Estos materiales de cambio de fase se caracterizan por el hecho de que cambian dram\u00e1ticamente sus propiedades \u00f3pticas dependiendo de si son cristalinos, cuando sus \u00e1tomos se organizan de manera regular, o amorfos, cuando sus \u00e1tomos se organizan de manera irregular. Este cambio de fase puede ser activado por la luz si un l\u00e1ser calienta el material. \u00abDebido a que el material reacciona con tanta fuerza y cambia sus propiedades dram\u00e1ticamente, es muy adecuado para imitar las sinapsis y la transferencia de impulsos entre dos neuronas\u00bb, dice el autor principal Johannes Feldmann, quien realiz\u00f3 muchos de los experimentos como parte de su tesis doctoral en la universidad de Munster.<\/p>\n

En su estudio, los cient\u00edficos lograron por primera vez fusionar muchos materiales de cambio de fase nanoestructurados en una red neurosin\u00e1ptica. Los investigadores desarrollaron un chip con cuatro neuronas artificiales y un total de 60 sinapsis. La estructura del chip, que consta de diferentes capas, se bas\u00f3 en la llamada tecnolog\u00eda multiplex de divisi\u00f3n de longitud de onda, que es un proceso en el que la luz se transmite a trav\u00e9s de diferentes canales dentro del nanocircuito \u00f3ptico.<\/p>\n

Para probar en qu\u00e9 medida puede reconocer patrones el sistema, los investigadores lo \u00abalimentaron\u00bb con informaci\u00f3n en forma de pulsos de luz, utilizando dos algoritmos diferentes de aprendizaje autom\u00e1tico. En este proceso, un sistema artificial \u00abaprende\u00bb de ejemplos y puede, en \u00faltima instancia, generalizarlos. En el caso de los dos algoritmos utilizados, tanto en el llamado aprendizaje supervisado como en el no supervisado, la red artificial pudo, en \u00faltima instancia, y sobre la base de determinados patrones de luz, reconocer un patr\u00f3n que se estaba buscando, uno de los cuales era cuatro letras consecutivas.<\/p>\n

\u00abNuestro sistema nos ha permitido dar un paso importante hacia la creaci\u00f3n de hardware para computadoras que se comporta de manera similar a las neuronas y las sinapsis en el cerebro, y que tambi\u00e9n puede trabajar en tareas del mundo real\u00bb, dice Wolfram Pernice. \u00abAl trabajar con fotones en lugar de electrones, podemos aprovechar al m\u00e1ximo el potencial conocido de las tecnolog\u00edas \u00f3pticas, no solo para transferir datos, como ha sido hasta ahora, sino tambi\u00e9n para procesar y almacenarlos en un solo lugar\u00bb, agrega el coautor, Prof. Harish Bhaskaran, de la Universidad de Oxford.
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