Los científicos de UCLA James Gimzewski y Adam Stieg son parte de un equipo de investigación internacional que ha dado un paso significativo hacia el objetivo de crear máquinas pensantes.

Dirigido por investigadores del Instituto Nacional de Ciencia de Materiales de Japón, El equipo creó un dispositivo experimental que exhibía características análogas a ciertos comportamientos del cerebro:aprendizaje, memorización, olvidando vigilia y sueño. El papel, publicado en Informes científicos , describe una red en un estado de flujo continuo.

"Este es un sistema entre el orden y el caos, al borde del caos, "dijo Gimzewski, un profesor distinguido de UCLA de química y bioquímica, miembro del California NanoSystems Institute de UCLA y coautor del estudio. "La forma en que el dispositivo evoluciona y cambia constantemente imita al cerebro humano. Puede generar diferentes tipos de patrones de comportamiento que no se repiten".

La investigación es un paso temprano en un camino que eventualmente podría conducir a computadoras que se asemejen física y funcionalmente al cerebro:máquinas que pueden ser capaces de resolver problemas con los que luchan las computadoras contemporáneas. y eso puede requerir mucha menos energía que las computadoras actuales.

El dispositivo que estudiaron los investigadores está hecho de una maraña de nanocables de plata, con un diámetro promedio de solo 360 nanómetros. (Un nanómetro es una mil millonésima parte de un metro). Los nanocables estaban recubiertos con un polímero aislante de aproximadamente 1 nanómetro de espesor. En general, el dispositivo en sí medía unos 10 milímetros cuadrados, tan pequeño que se necesitarían 25 de ellos para cubrir una moneda de diez centavos.

Se permite autoensamblar aleatoriamente en una oblea de silicio, los nanocables formaron estructuras altamente interconectadas que son notablemente similares a las que forman la neocorteza, la parte del cerebro involucrada con funciones superiores como el lenguaje, percepción y cognición.

Un rasgo que diferencia a la red de nanocables de los circuitos electrónicos convencionales es que los electrones que fluyen a través de ellos hacen que cambie la configuración física de la red. En el estudio, La corriente eléctrica hizo que los átomos de plata migraran desde el interior del recubrimiento de polímero y formaran conexiones donde se superponen dos nanocables. El sistema tenía alrededor de 10 millones de estas uniones, que son análogos a las sinapsis donde las células del cerebro se conectan y comunican.

Los investigadores conectaron dos electrodos a la malla con forma de cerebro para perfilar cómo funcionaba la red. Observaron "comportamiento emergente, "lo que significa que la red muestra características en su conjunto que no se pueden atribuir a las partes individuales que la componen. Este es otro rasgo que hace que la red se parezca al cerebro y la distinga de las computadoras convencionales.

Después de que la corriente fluyera a través de la red, las conexiones entre los nanocables persistieron hasta un minuto en algunos casos, que se asemeja al proceso de aprendizaje y memorización en el cerebro. Otros tiempos, las conexiones se apagan abruptamente después de que finaliza la carga, imitando el proceso de olvido del cerebro.

En otros experimentos, el equipo de investigación descubrió que con menos energía entrando, el dispositivo exhibió un comportamiento que se corresponde con lo que ven los neurocientíficos cuando utilizan la resonancia magnética funcional para tomar imágenes del cerebro de una persona dormida. Con más poder, El comportamiento de la red de nanocables se correspondía con el del cerebro despierto.

El documento es el último de una serie de publicaciones que examinan las redes de nanocables como un sistema inspirado en el cerebro, un área de investigación que Gimzewski ayudó a impulsar junto con Stieg, un científico investigador de UCLA y director asociado del CNSI.

"Nuestro enfoque puede ser útil para generar nuevos tipos de hardware que sean energéticamente eficientes y capaces de procesar conjuntos de datos complejos que desafían los límites de las computadoras modernas, "dijo Stieg, coautor del estudio.

La actividad límite-caótica de la red de nanocables se parece no solo a la señalización dentro del cerebro sino también a otros sistemas naturales, como los patrones climáticos. Eso podría significar que con un mayor desarrollo, las futuras versiones del dispositivo podrían ayudar a modelar sistemas tan complejos.

En otros experimentos, Gimzewski y Stieg ya han convencido a un dispositivo de nanocables de plata para predecir con éxito las tendencias estadísticas en los patrones de tráfico de Los Ángeles basándose en los datos de tráfico de años anteriores.

Debido a sus similitudes con el funcionamiento interno del cerebro, Los dispositivos futuros basados ​​en tecnología de nanocables también podrían demostrar eficiencia energética como el propio procesamiento del cerebro. El cerebro humano funciona con una potencia aproximadamente equivalente a la que utiliza una bombilla incandescente de 20 vatios. Por el contrario, Los servidores informáticos donde se llevan a cabo tareas intensivas en trabajo, desde la capacitación para el aprendizaje automático hasta la ejecución de búsquedas en Internet, pueden usar el equivalente a la energía de muchos hogares. con la consiguiente huella de carbono.

"En nuestros estudios, tenemos una misión más amplia que simplemente reprogramar computadoras existentes, ", Dijo Gimzewski." Nuestra visión es un sistema que eventualmente podrá manejar tareas que están más cerca de la forma en que opera el ser humano ".