Un nuevo material inteligente nos acerca al 'cerebro cuántico'

Este hito podría sentar las bases de una generación innovadora de ordenadores capaces de imitar el cerebro humano.

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Un equipo de investigadores de la Universidad de Radboud en los Países Bajos afirma haber creado un material inteligente que podría ayudar a desarrollar un "cerebro cuántico" funcional, imitando el comportamiento de las neuronas y las sinapsis entre las mismas.

Los científicos llevan, de hecho, mucho tiempo buscando un tipo de material que pueda aprender cambiándose físicamente, de la misma manera que lo hace nuestro cerebro. El hardware puede reconfigurarse físicamente a medida que procesa y almacena nueva información, similar a cómo funciona el cerebro humano. Para que los sistemas de inteligencia artificial funcionen eficientemente, el ordenador que ejecuta el sistema debe poder aprender nuevos patrones del entorno y reconocer otros aprendidos previamente.

Actualmente podemos ver esta funcionalidad empleando software de aprendizaje automático, que almacena y procesa datos en discos duros separados. Sin embargo, debido a que estos sistemas consumen tanta energía, los científicos reconocen que necesitan desarrollar nuevo hardware que pueda producir los mismos resultados con menos energía. Pero este cerebro cuántico propuesto tiene la capacidad de almacenar y gestionar datos igual que una inteligencia artificial pero con un único e innovador material. Han demostrado que pueden modelar e interconectar una red de átomos individuales.

 

Primeros pasos

Descubrieron que al construir una red de átomos de cobalto colocados sobre fósforo negro pudieron construir un material que almacena y procesa información de manera similar al cerebro y, lo que es aún más sorprendente, se adapta a sí mismo. Al crear conjuntos personalizados de estos átomos, los científicos descubrieron que el comportamiento de disparo de estos conjuntos imita el comportamiento de un modelo similar al cerebro utilizado en inteligencia artificial. Con ello, crearon la sinapsis más pequeña conocida hasta la fecha.


Según los expertos, que publican su trabajo en la revista Nature Nanotechnology, podría ayudar a crear una nueva generación de ordenadores y reducir las emisiones de dióxido de carbono en la economía digital.


En 2018, el mismo equipo de científicos demostró que era posible almacenar bits de información en un átomo de cobalto e inducir el 'disparo' aplicando voltaje. Después de dispararse, el átomo se desplaza entre dos estados electrónicos (entre los valores de 0 y 1) de manera similar a una neurona en el cerebro.

"Al estimular el material durante un período de tiempo más largo con un cierto voltaje, nos sorprendió mucho ver que las sinapsis realmente cambiaron", dijo el líder del proyecto Alexander Khajetoorians, profesor de microscopía de sonda de barrido en la Universidad de Radboud. "El material adaptó su reacción en función de los estímulos externos que recibió. Aprendió por sí mismo".

 


El próximo objetivo


Los investigadores planean construir una red más grande de átomos, así como sumergirse en nuevos materiales "cuánticos" que se puedan utilizar para estos menesteres. Además, deben comprender por qué la red de átomos se comporta como lo hace. "Estamos en un estado en el que podemos empezar a relacionar la física fundamental con conceptos de biología, como la memoria y el aprendizaje", exponen los autores.

 

Referencia: An atomic Boltzmann machine capable of self-adaption, Nature Nanotechnology (2021). DOI: 10.1038/s41565-020-00838-4 , www.nature.com/articles/s41565-020-00838-4

Sarah Romero

Sarah Romero

Fagocito ciencia ficción en todas sus formas. Fan incondicional de Daneel Olivaw y, cuando puedo, terraformo el planeta rojo o cazo cylons. Hasta que viva en Marte puedes localizarme en ladymoon@gmail.com

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