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(noticias nanowerk) En todo el mundo se busca intensivamente nuevos materiales para la construcción de microchips de ordenador que no se basen en transistores clásicos, sino en componentes similares al cerebro que ahorran mucha más energía. Pero si bien la base teórica de las computadoras digitales clásicas basadas en transistores es sólida, no existen pautas teóricas reales para desarrollar computadoras similares a un cerebro.
Una teoría así sería absolutamente necesaria para poner los esfuerzos en el desarrollo de nuevos tipos de microchips sobre una base sólida, sostiene Herbert Jaeger, profesor de informática en materiales cognitivos en la Universidad de Groningen.
Las tesis centrales
![Una teoría general de los sistemas informáticos físicos incluiría las teorías existentes como casos especiales.](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/id63871_1.jpg)
Investigación
Hasta ahora, las computadoras se han basado en interruptores estables que se pueden encender y apagar, generalmente transistores. Estas computadoras digitales son máquinas lógicas y su programación también se basa en el pensamiento lógico. Durante décadas, las computadoras se han vuelto cada vez más poderosas a medida que los transistores se han miniaturizado aún más, pero este proceso ahora está alcanzando un límite físico. Es por eso que los científicos están trabajando para encontrar nuevos materiales para fabricar interruptores más versátiles que podrían usar más valores además de los números 0 o 1.
Trampa peligrosa
Jaeger es parte del Centro de Materiales y Sistemas Cognitivos de Groninger (CogniGron), cuyo objetivo es desarrollar computadoras neuromórficas (es decir, similares a un cerebro). CogniGron reúne a científicos con enfoques muy diferentes: científicos de materiales experimentales y modeladores teóricos de campos tan diversos como las matemáticas, la informática y la inteligencia artificial.
Trabajar estrechamente con científicos de materiales le ha dado a Jaeger una buena visión general de los desafíos que enfrentan en el desarrollo de nuevos materiales informáticos, al mismo tiempo que lo alerta sobre un peligro peligroso: no existe una teoría establecida para el uso de materiales no informáticos. Efectos físicos digitales en sistemas informáticos.
Nuestro cerebro no es un sistema lógico. Podemos pensar lógicamente, pero eso es sólo una pequeña parte de lo que hace nuestro cerebro. La mayoría de las veces tienes que descubrir cómo sostener tu mano sobre una taza de té o saludar a un colega cuando te cruzas con él en el pasillo.
«Gran parte del procesamiento de información que realiza nuestro cerebro son procesos no lógicos, continuos y dinámicos». «Es difícil formalizar esto en una computadora digital», explica Jaeger. Además, nuestro cerebro sigue funcionando a pesar de las fluctuaciones de la presión arterial, la temperatura exterior, el equilibrio hormonal, etc. ¿Cómo es posible crear un ordenador tan versátil y robusto? Jaeger es optimista: “La respuesta sencilla es: el cerebro es, en principio, la prueba de que se puede hacer”.
Neuronas
Por tanto, el cerebro es una inspiración para los científicos de materiales. Jaeger: «Se podría producir algo que esté compuesto por unos pocos cientos de átomos y que vibre, o algo que muestre ráfagas de actividad». Y dirán: «Parece que las neuronas funcionan, así que construyamos una red neuronal». Aquí falta una parte crucial del conocimiento. “Ni siquiera los neurocientíficos saben exactamente cómo funciona el cerebro. La falta de una teoría para las computadoras neuromórficas es problemática en este caso. Sin embargo, los expertos no parecen reconocerlo.»
En un artículo publicado en comunicación de la naturaleza (“Hacia una teoría formal para las máquinas informáticas que consista en todo lo que ofrece la física”) Jaeger y sus colegas Beatriz Noheda (directora científica de CogniGron) y Wilfred G. van der Wiel (Universidad de Twente) presentan un esbozo de lo que es una teoría de Se utiliza cómo podrían verse las computadoras no digitales. Sugieren que la teoría debería funcionar con señales analógicas continuas en lugar de interruptores 0/1 estables. También debería tenerse en cuenta la gran cantidad de efectos físicos a nanoescala no estándar que los científicos de materiales están investigando.
Subteorías
Otra cosa que Jaeger aprendió al hablar con científicos de materiales es que es difícil construir dispositivos a partir de estos nuevos materiales. Jaeger: «Si haces cien de ellas, no todas serán idénticas.» En realidad, esto es muy parecido al cerebro, ya que nuestras neuronas tampoco son todas exactamente idénticas. Otro posible problema es que los dispositivos suelen ser frágiles y sensibles a la temperatura, continuó Jaeger. «Cualquier teoría sobre la computación neuromórfica debería tener en cuenta estas propiedades».
Es importante destacar que la teoría subyacente a la computación neuromórfica no será una teoría única, sino que se construirá a partir de muchas subteorías (consulte la figura siguiente). Jaeger: «En realidad, así es como funciona la teoría de la computación digital; es un sistema en capas de teorías parciales interconectadas».
La creación de una descripción teórica de este tipo de las computadoras neuromórficas requiere una estrecha colaboración entre los científicos de materiales experimentales y los modeladores teóricos formales.
Jaeger: «Los informáticos deben conocer la física de todos estos nuevos materiales, y los científicos de materiales deben conocer los conceptos fundamentales de la informática».
Puntos ciegos
Cerrar esta brecha entre la ciencia de los materiales, la neurociencia, la informática y la ingeniería es exactamente la razón por la que se fundó CogniGron en la Universidad de Groningen: reúne a estos diferentes grupos.
«Todos tenemos nuestros puntos ciegos», concluye Jaeger. «Y la mayor brecha en nuestro conocimiento es una teoría fundamental para la computación neuromórfica. Nuestro artículo es un primer intento de mostrar cómo se podría construir tal teoría y cómo podemos crear un lenguaje común».
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