17 de octubre de 2023 (Noticias de Nanowerk) Existe una intensa búsqueda mundial de materiales novedosos para construir microchips de computadora que no estén basados en los clásicos. transistores pero en componentes similares al cerebro que ahorran mucha más energía. Sin embargo, si bien la base teórica para las computadoras digitales clásicas basadas en transistores es sólida, no existen pautas teóricas reales para la creación de computadoras similares a un cerebro. Una teoría así sería absolutamente necesaria para poner en tierra firme los esfuerzos que se dedican a diseñar nuevos tipos de microchips, sostiene Herbert Jaeger, profesor de Computación en Materiales Cognitivos de la Universidad de Groningen.
Científicos de todo el mundo están buscando nuevos materiales para construir microchips de computadora similares a un cerebro que ahorren energía a medida que la miniaturización clásica de transistores alcanza su límite físico.
Faltan directrices teóricas para las computadoras con forma de cerebro, lo que las hace cruciales para los avances en este campo.
La versatilidad y robustez del cerebro sirven de inspiración, a pesar del conocimiento limitado sobre su funcionamiento exacto.
Un artículo reciente sugiere que una teoría para computadoras no digitales debería centrarse en señales analógicas continuas y considerar las características de nuevos materiales.
Cerrar las brechas entre diversos campos científicos es vital para desarrollar una teoría fundamental para la computación neuromórfica.
Una teoría general de los sistemas informáticos físicos comprendería las teorías existentes como casos especiales. (Figura tomada de una versión ampliada del artículo de Nature Comm sobre arXiv)
Puntos clave
La investigación
Hasta ahora, las computadoras se han basado en interruptores estables que pueden estar encendidos o apagados, generalmente transistores. Estas computadoras digitales son máquinas lógicas y su programación también se basa en el razonamiento lógico. Durante décadas, las computadoras se han vuelto más poderosas gracias a una mayor miniaturización de los transistores, pero este proceso ahora se acerca a 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 digitales 0 o 1.Escollo peligroso
Jaeger forma parte del Centro de Materiales y Sistemas Cognitivos de Groningen (CogniGron), cuyo objetivo es desarrollar Computadoras neuromórficas (es decir, similares a un cerebro).. CogniGron reúne a científicos que tienen 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 idea de los desafíos que enfrentan cuando intentan crear nuevos materiales computacionales, al tiempo que también le ha hecho consciente de un peligro peligroso: no existe una teoría establecida para el uso de materiales no-materiales. Efectos físicos digitales en sistemas informáticos. Nuestro cerebro no es un sistema lógico. Podemos razonar lógicamente, pero eso es sólo una pequeña parte de lo que hace nuestro cerebro. La mayoría de las veces, hay que descubrir cómo acercar la mano a una taza de té o saludar a un colega al pasar por el pasillo. "Gran parte del procesamiento de información que realiza nuestro cerebro es algo no lógico, que es continuo y dinámico. Es difícil formalizar esto en un ordenador digital", explica Jaeger. Además, nuestro cerebro sigue funcionando a pesar de las fluctuaciones de la presión arterial, la temperatura exterior o el equilibrio hormonal, etc. ¿Cómo es posible crear un ordenador tan versátil y robusto? Jaeger es optimista: "La respuesta sencilla es: el cerebro es la prueba de principio de que esto se puede hacer".Neuronas
El cerebro es, por tanto, una inspiración para los científicos de materiales. Jaeger: 'Podrían producir algo que esté hecho de unos pocos cientos de átomos y que oscile, o algo que muestre ráfagas de actividad. Y dirán: “Así es como funcionan las neuronas, así que construyamos una red neuronal”. Pero aquí les falta un conocimiento vital. 'Ni siquiera los neurocientíficos saben exactamente cómo funciona el cerebro. Aquí es donde resulta problemática la falta de una teoría para las computadoras neuromórficas. Sin embargo, el campo no parece darse cuenta de esto”. En un artículo publicado en Nature Communications (“Hacia una teoría formal para las máquinas informáticas hecha a partir de 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 cómo sería una teoría para ordenadores no digitales. Proponen que en lugar de interruptores 0/1 estables, la teoría debería funcionar con señales analógicas continuas. También debería dar cabida a la gran cantidad de efectos físicos a nanoescala no estándar que los científicos de materiales están investigando.Subteorías
Otra cosa que Jaeger aprendió al escuchar a los científicos de materiales es que los dispositivos hechos con estos nuevos materiales son difíciles de construir. Jaeger: "Si haces cien, no todos serán idénticos". En realidad, esto se parece mucho 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, continúa Jaeger. "Cualquier teoría sobre la computación neuromórfica debería tener en cuenta estas características". Es importante destacar que la teoría que sustenta la computación neuromórfica no será una teoría única, sino que se construirá a partir de muchas subteorías (ver imagen a continuación). Jaeger: "De hecho, así es como funciona también la teoría de la informática digital: es un sistema en capas de subteorías conectadas". Crear una descripción teórica de este tipo de las computadoras neuromórficas requerirá una estrecha colaboración de científicos de materiales experimentales y 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
Salvar esta división 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 el mayor vacío en nuestro conocimiento es una teoría fundamental para la computación neuromórfica. Nuestro artículo es un primer intento de señalar cómo podría construirse dicha teoría y cómo podemos crear un lenguaje común.'- Distribución de relaciones públicas y contenido potenciado por SEO. Consiga amplificado hoy.
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- Fuente: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63871.php
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