Los científicos han proporcionado una nueva perspectiva fascinante sobre los próximos pasos para desarrollar rápidamente, energía eficiente, futuros sistemas informáticos que utilizan luz en lugar de electrones para procesar y almacenar información, incorporando hardware inspirado directamente en el funcionamiento del cerebro humano.

Un equipo de científicos incluido el profesor C.David Wright de la Universidad de Exeter, ha explorado el potencial futuro de los sistemas informáticos mediante el uso de fotónica en lugar de la electrónica convencional.

El artículo se publica hoy (29 de enero de 2021) en la prestigiosa revista Fotónica de la naturaleza .

El estudio se centra en las posibles soluciones a uno de los problemas informáticos más urgentes del mundo:cómo desarrollar tecnologías informáticas para procesar estos datos de forma rápida y energéticamente eficiente.

Las computadoras contemporáneas se basan en la arquitectura von Neumann en la que la unidad de procesamiento central (CPU) rápida está físicamente separada de la memoria de datos y programas mucho más lenta.

Esto significa que la velocidad de computación es limitada y la energía se desperdicia por la necesidad de transferir datos continuamente hacia y desde la memoria y el procesador a través de interconexiones eléctricas de ancho de banda limitado e ineficientes en energía, conocidas como el cuello de botella de von Neumann.

Como resultado, Se ha estimado que más del 50% de la potencia de los sistemas informáticos modernos se desperdicia simplemente en este movimiento de datos.

Profesor C David Wright, del Departamento de Ingeniería de la Universidad de Exeter, y uno de los coautores del estudio explica "Claramente, Se necesita un nuevo enfoque, uno que pueda fusionar las tareas centrales de procesamiento de información de la computación y la memoria. uno que pueda incorporar directamente en el hardware la capacidad de aprender, adaptarse y evolucionar, y uno que elimine las interconexiones eléctricas que agotan la energía y limitan la velocidad ".

La computación fotónica neuromórfica es uno de esos enfoques. Aquí, las señales se comunican y procesan utilizando luz en lugar de electrones, dando acceso a anchos de banda mucho más altos (velocidades de procesador) y reduciendo enormemente las pérdidas de energía.

Es más, los investigadores intentan hacer que el hardware informático en sí sea isomórfico con el sistema de procesamiento biológico (cerebros), mediante el desarrollo de dispositivos para imitar directamente las funciones básicas de las neuronas y sinapsis cerebrales, luego, conectarlos en redes que puedan ofrecer rapidez, paralelizado procesamiento adaptativo para aplicaciones de inteligencia artificial y aprendizaje automático.

El estado de la técnica de este tipo de computación fotónica 'similar al cerebro', y su probable desarrollo futuro, es el tema central de un artículo titulado "Fotónica para inteligencia artificial y computación neuromórfica" publicado en la prestigiosa revista Fotónica de la naturaleza por un equipo internacional líder de investigadores de los EE. UU., Alemania y Reino Unido.