Un nuevo chip de computadora imita el neurocircuito de nuestras narices para oler

Nabil Imam con el chip Loihi de Intel. Intel

De todas las cosas que nuestro cerebro puede hacer, la forma en que nos ayuda a oler es una de las mejor entendidas. Cuando un olor golpea las células olfativas de nuestra nariz, envían una señal al grupo correspondiente de neuronas en el cerebro conocido como el bulbo olfatorio. Luego, el bulbo transporta la señal a otras partes del cerebro, lo que nos permite apreciar el perfume de una toronja o evitar el hedor de la basura.

Los bulbos olfativos son específicos de los mamíferos, pero otros animales, como los insectos, también exhiben estructuras neurales similares. Significa que probablemente haya algo bastante fundamental y eficiente en estas implementaciones si la evolución ha llegado a ellas en diferentes casos, dice Mike Davies, director del Laboratorio de Computación Neuromórfica de Intel.

Tanto porque son tan eficientes como porque los entendemos muy bien, los sistemas de olfato son un excelente punto de partida para los chips neuromórficos, un nuevo tipo de hardware informático que se inspira directamente en la estructura del cerebro.

El lunes, los científicos de Intel publicaron un papel en la naturaleza que propone un nuevo diseño de chip neuromórfico que imita la estructura y capacidades del bulbo olfativo. Los investigadores trabajaron con neurofisiólogos olfativos que estudian los cerebros de los animales a medida que huelen. Diseñaron un circuito eléctrico, basado en los circuitos neuronales que se activan cuando sus cerebros procesan un olor, que podría grabarse en un chip de silicio. También diseñaron un algoritmo que refleja el comportamiento de las señales eléctricas que pulsan a través del circuito. Cuando entrenaron el algoritmo en el chip utilizando un conjunto de datos existente de 10 olores, caracterizados por sus mediciones de 72 sensores químicos diferentes, fue capaz de distinguirlos con precisión con muchas menos muestras de entrenamiento que un chip convencional.

El chip es todavía un prototipo en una etapa relativamente temprana, pero una vez que madure podría servir para una serie de aplicaciones, como la detección de bombas o la detección de gases nocivos en plantas químicas. También demuestra el potencial de la computación neuromórfica para una IA más eficiente en datos.

Actualmente, los chips más populares para ejecutar algoritmos de aprendizaje profundo de última generación siguen una arquitectura von Neumman, una convención de diseño que ha impulsado la revolución informática durante décadas. Pero estas arquitecturas son aprendices ineficientes: los algoritmos que se ejecutan en ellas requieren cantidades masivas de datos de entrenamiento, en contraste con nuestros cerebros mucho más eficientes. Los chips neuromórficos, por lo tanto, intentan preservar la estructura del cerebro tanto como sea posible. La idea es que un mimetismo tan cercano aumente la eficiencia de aprendizaje del chip. De hecho, Intel logró que el chip aprendiera de muy pocas muestras.

En el futuro, el equipo de investigación planea mejorar el diseño de su chip neuromórfico y aplicarlo a otras funciones del cerebro más allá del olfato. Davies dice que el equipo probablemente centrará su atención en la visión o el toque a continuación, pero tiene ambiciones a más largo plazo para abordar procesos más complejos. Nuestros mecanismos de detección son el lugar natural para comenzar porque se entienden bien, dice. Pero, en cierto sentido, nos abrimos paso dentro y dentro del cerebro, hasta llegar a los procesos de pensamiento de orden superior que suceden.

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