Neurona y sinapsis en red neuronal biológica. Crédito:Aleksandr Kurenkov y Shunsuke Fukami
Un grupo de investigación de la Universidad de Tohoku ha desarrollado dispositivos espintrónicos que son prometedores para los futuros sistemas informáticos adoptivos y energéticamente eficientes. ya que se comportan como neuronas y sinapsis en el cerebro humano.
La sociedad de la información actual se basa en computadoras digitales que han evolucionado drásticamente durante medio siglo y son capaces de ejecutar tareas complicadas de manera confiable. El cerebro humano, por el contrario, opera con una potencia muy limitada y es capaz de ejecutar tareas complejas de manera eficiente utilizando una arquitectura que es muy diferente a la de las computadoras digitales.
Por lo tanto, el desarrollo de esquemas de computación o hardware inspirados en el procesamiento de información en el cerebro es de amplio interés para los científicos en campos que van desde la física, química, ciencia de los materiales y matemáticas, a la electrónica y la informática.
En informática, Hay varias formas de implementar el procesamiento de información por parte de un cerebro. Spiking neuronal network es un tipo de método de implementación que imita de cerca la arquitectura del cerebro y el procesamiento de información temporal. La implementación exitosa de la red neuronal de picos requiere hardware dedicado con neuronas artificiales y sinapsis que están diseñadas para exhibir la dinámica de las neuronas biológicas y las sinapsis.
Usando el concepto de espintrónica, dinámica de neuronas y sinapsis, es decir., plasticidad dependiente de la integración y el disparo con fugas y de la sincronización de los picos, respectivamente, se reproducen a través de dispositivos espintrónicos hechos del mismo sistema material. Crédito:Aleksandr Kurenkov y Shunsuke Fukami
Aquí, La neurona artificial y la sinapsis idealmente estarían hechas del mismo sistema material y funcionarían bajo el mismo principio de funcionamiento. Sin embargo, Este ha sido un tema desafiante debido a la naturaleza fundamentalmente diferente de la neurona y la sinapsis en las redes neuronales biológicas.
El grupo de investigación, que incluye al profesor Hideo Ohno (actualmente presidente de la universidad), Profesor asociado Shunsuke Fukami, El Dr. Aleksandr Kurenkov y el profesor Yoshihiko Horio crearon una neurona artificial y una sinapsis utilizando tecnología espintrónica. La espintrónica es un campo académico que tiene como objetivo utilizar simultáneamente las propiedades eléctricas (carga) y magnéticas (espín) de un electrón.
El grupo de investigación había desarrollado previamente un sistema de material funcional compuesto por materiales antiferromagnéticos y ferromagnéticos. Esta vez, prepararon dispositivos neuronales y sinápticos artificiales microfabricados a partir del sistema material, que demostró el comportamiento fundamental de la neurona biológica y la sinapsis:plasticidad dependiente de la integración y el disparo con fugas y del tiempo de los picos, respectivamente, basado en el mismo concepto de espintrónica.
Se sabe que la red neuronal de picos es ventajosa sobre la inteligencia artificial actual para el procesamiento y la predicción de información temporal. Expansión de la tecnología desarrollada a circuito unitario, Se espera que los niveles de bloque y sistema conduzcan a computadoras que pueden procesar información variable en el tiempo, como voz y video, con una pequeña cantidad de energía o dispositivos periféricos que tienen la capacidad de adoptar usuarios y el medio ambiente a través del uso.
