211service.com
Construyendo un cerebro en un chip de silicio
Un equipo internacional de científicos en Europa ha creado un chip de silicio diseñado para funcionar como un cerebro humano. Con 200.000 neuronas unidas por 50 millones de conexiones sinápticas, el chip puede imitar la capacidad del cerebro para aprender más de cerca que cualquier otra máquina.
Un chip inteligente: Los científicos en Europa están utilizando técnicas de producción de chips convencionales para crear circuitos que imitan la estructura y función del cerebro humano. Este primer prototipo tiene solo 384 neuronas y 100.000 sinapsis, pero la última versión contiene 200.000 neuronas y 50 millones de sinapsis.
Aunque el chip tiene una fracción del número de neuronas o conexiones que se encuentran en un cerebro, su diseño permite ampliarlo, dice Karlheinz Meier , físico de la Universidad de Heidelberg, en Alemania, que ha coordinado el proyecto Computación analógica rápida con estados transitorios emergentes, o FACETAS .
La esperanza es que recrear la estructura del cerebro en forma de computadora pueda ayudar a mejorar nuestra comprensión de cómo desarrollar nuevas computadoras poderosas y paralelas de forma masiva, dice Meier.
Esta no es la primera vez que alguien intenta recrear el funcionamiento del cerebro. Un esfuerzo llamado Cerebro azul proyecto, dirigido por Henry Markram en la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, en Suiza, ha estado utilizando vastas bases de datos de datos biológicos registrados por neurólogos para crear una simulación enormemente compleja y realista del cerebro en una supercomputadora IBM.
FACETS ha estado aprovechando las mismas bases de datos. Pero en lugar de simular neuronas, dice Karlheinz, las estamos construyendo. Utilizando una oblea de silicio estándar de veinte centímetros, los investigadores recrean las neuronas y las sinapsis como circuitos de transistores y condensadores, diseñados para producir el mismo tipo de actividad eléctrica que sus homólogos biológicos.
Un circuito de neuronas generalmente consta de alrededor de 100 componentes, mientras que una sinapsis solo requiere alrededor de 20. Sin embargo, debido a que hay muchos más, las sinapsis ocupan la mayor parte del espacio en la oblea, dice Karlheinz.
La ventaja de este enfoque cableado, en oposición a una simulación, continúa Karlheinz, es que permite a los investigadores recrear la estructura similar al cerebro de una manera verdaderamente paralela. Hacer que las simulaciones se ejecuten en tiempo real requiere una gran cantidad de potencia informática. Además, los modelos físicos pueden ejecutarse mucho más rápido y son más escalables. De hecho, el prototipo actual puede funcionar unas 100.000 veces más rápido que un cerebro humano real. Podemos simular un día en un segundo, dice Karlheinz.
Si bien puede parecer inverosímil, las neuronas en realidad son muy lentas, al menos en comparación con las computadoras, dice Thomas Serre , investigadora en neurociencia computacional del MIT. La razón por la que las computadoras parecen mucho más lentas es que son máquinas en serie, mientras que nuestros cerebros funcionan en paralelo, dice.
FACETS no es el único grupo que adopta este enfoque. Investigadores en Universidad Stanford También han estado creando circuitos neuronales y el Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa Recientemente comenzó a financiar un proyecto similar.
Donde FACETS está por delante de los demás es que usan estas sinapsis complejas, dice Markram. Si bien las neuronas son bastante simples, dice, las sinapsis están diseñadas para usar un algoritmo distribuido muy poderoso, desarrollado por Markram, llamado plasticidad dependiente de la sincronización de picos, que permite que el dispositivo aprenda y se adapte a nuevas situaciones.
La construcción de circuitos tan complejos ha requerido una estrecha colaboración con los neurobiólogos, dice Markram. De hecho, el proyecto, cuyo presupuesto actual es de € 10,5 millones (US $ 14,1 millones), cuenta con las contribuciones de 15 grupos científicos de siete países diferentes. Entre los desafíos que enfrentan está recrear la estructura tridimensional del cerebro en una pieza de silicio bidimensional, dice.
A pesar de los esfuerzos para hacer que los chips sean lo más biológicamente plausibles posible, Markram admite que aún son toscos en comparación con lo que se puede lograr en la simulación. No es un cerebro. Es más un procesador de computadora que tiene algo de la computación paralela acelerada que tiene el cerebro, dice.
Debido a esto, Markram duda de que el enfoque del hardware ofrezca mucha información sobre cómo funciona el cerebro. Por ejemplo, a diferencia de Blue Brain, los investigadores no podrán realizar pruebas de drogas in silico, simulando los efectos de las drogas en el cerebro. Es más una plataforma para la inteligencia artificial que la comprensión de la biología, dice.
El grupo FACETS ahora planea ampliar aún más sus chips, conectando una serie de obleas para crear un superchip con un total de mil millones de neuronas y 1013 sinapsis.