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Intel presenta un diseño de chip neuromórfico
El cerebro es la más extraordinaria de las máquinas informáticas. Realiza tareas de forma rutinaria que freirían los circuitos de las supercomputadoras más potentes del planeta: caminar, hablar, reconocer, analizar, etc.
Y donde las supercomputadoras requieren suficiente energía para alimentar una pequeña ciudad, el cerebro humano hace todo su trabajo usando poco más que la energía de un tazón de avena.
Por tanto, no es de extrañar que a los informáticos les guste entender el cerebro y copiar su capacidad. Sin embargo, hay un problema. El cerebro está construido a partir de neuronas y estas funcionan de una manera bastante diferente a los circuitos basados en transistores de silicio que se encuentran bajo el capó de los chips convencionales.
Por supuesto, los científicos de la computación pueden simular el comportamiento de las neuronas y cómo se vinculan entre sí en las computadoras convencionales. Pero este es un proceso profundamente derrochador que es incapaz de explotar el procesamiento parcial y los efectos de red que el cerebro claramente utiliza y que consume energía en el proceso.
Así que ha comenzado la carrera para desarrollar un tipo diferente de chip que imite con mayor precisión la forma en que funciona el cerebro. Los llamados chips neuromórficos deben construirse a partir de dispositivos que se comportan como neuronas; en otras palabras, transmiten y responden a la información enviada en picos en lugar de en un voltaje que varía continuamente.
(Una de las razones por las que el cerebro es tan eficiente en el consumo de energía es que los picos neurales cargan solo una pequeña fracción de una neurona mientras viajan. Por el contrario, los chips convencionales mantienen todas y cada una de las líneas de transmisión a un cierto voltaje todo el tiempo).
Hoy, Charles Augustine del Laboratorio de Investigación de Circuitos de Intel en Hillsboro, Oregon, y algunos amigos han presentado su diseño para un chip neuromórfico.
Basan su diseño en dos tecnologías: válvulas de giro lateral y memristores. Las válvulas de giro lateral son pequeños imanes conectados a través de cables metálicos que pueden cambiar de orientación dependiendo del giro de los electrones que las atraviesan. Hemos analizado los memristores muchas veces en este blog. Estos son dispositivos electrónicos fundamentales que actúan como resistencias con memoria.
Augustine y sus colegas argumentan que la arquitectura que han diseñado funciona de manera similar a las neuronas y, por lo tanto, puede usarse para probar varias formas de reproducir la capacidad de procesamiento del cerebro.
La guinda del pastel, dicen, es que las válvulas giratorias operan a voltajes terminales medidos en milivoltios, que es significativamente menos que los chips convencionales.
Afirman que esto se traduce en un ahorro de energía espectacular. Demostramos que los diseños neuromórficos basados en espines pueden lograr una energía de cálculo 15X-300X menor, dicen. (Lo que realmente quieren decir es que nos 'dicen' que este tipo de ahorro es posible ya que hay poco en forma de demostración en su artículo).
También dicen que el nuevo diseño es ideal para el tipo de tareas de procesamiento que los cerebros hacen bastante bien: detección de datos analógicos, computación cognitiva, memoria asociativa, etc.
El nuevo diseño de chip de Intel ciertamente parece ser una mejora con respecto a los existentes, pero todavía está en varios órdenes de magnitud de la eficiencia computacional que logran las neuronas reales.
Claramente, los avances recientes en la tecnología de memristor y espintrónica están haciendo posible formas completamente nuevas de diseñar chips. Sin embargo, queda un largo camino por recorrer antes de que los sistemas sintéticos puedan comenzar a igualar la capacidad de los naturales.
Ref: arxiv.org/abs/1206.3227 : Propuesta de hardware neuromórfico que utiliza dispositivos giratorios