TECNOLOGÍA. La sinapsis artificial "protónica" funciona un millón de veces más rápido que la humana

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Impresión artística de un procesador de aprendizaje profundo analógico formado por una pila de las nuevas resistencias protónicas. Estudio Ella Maru, Murat Onen

Los ingenieros del MIT han desarrollado un nuevo tipo de sinapsis artificial que es extremadamente eficiente en energía y ultrarrápida, procesando datos un millón de veces más rápido que las sinapsis en el cerebro humano. La clave es un diseño analógico que transporta protones en lugar de electrones.

05 agosto 2022.- El cerebro humano es el procesador más poderoso del mundo, gracias a su estructura única de neuronas y sinapsis. Imitar esta configuración analógica podría generar computadoras más poderosas, que ahorran tiempo y energía al realizar operaciones en tándem y procesar datos en la memoria, en lugar de transferirlos entre diferentes componentes. Las redes neuronales hacen uso de este principio, pero tienen sus propias limitaciones de hardware.

Ahora, el equipo del MIT puede haber descifrado una de esas limitaciones. Los investigadores desarrollaron un nuevo tipo de resistencia programable, que son los componentes básicos de los procesadores analógicos. La conductividad de estos dispositivos se puede cambiar para conducir o bloquear iones según sea necesario, y una matriz de estas resistencias permite que la información se procese y transmita como neuronas y sinapsis naturales.

En este caso, el equipo hizo algunas mejoras a la fórmula. Primero, las resistencias conducen protones, los iones más pequeños, que pueden moverse a velocidades vertiginosas con un poco de ayuda. Pero el cambio principal es el electrolito sólido, que estaba hecho de vidrio de fosfosilicato (PSG), esencialmente dióxido de silicio con un poco de fósforo agregado. Se descubrió que este material inorgánico tiene una alta conductividad de protones a temperatura ambiente, gracias a sus poros a nanoescala que permiten el paso de los protones mientras bloquean los electrones.

Cuando se aplica un fuerte campo eléctrico de hasta 10 voltios, los protones atraviesan la pila del dispositivo a la velocidad del rayo. Eso lo convierte en un procesador analógico que puede transmitir datos un millón de veces más rápido que las versiones anteriores, incluidas las sinapsis del cerebro humano.

Es importante destacar que, incluso con toda esa energía que lo atraviesa, la resistencia no se descompone en millones de ciclos, porque el tamaño y la masa más pequeños de los protones significa que no dañan el material. Y debido a que PSG es un aislante contra los electrones, muy poca corriente eléctrica pasa por el dispositivo, lo que lo mantiene fresco y reduce el uso de energía.

Los investigadores planean modificar el diseño para poder fabricar estas resistencias en cantidades más grandes, con el fin de producir conjuntos de ellas para ver cómo funcionan juntas. En última instancia, esto podría conducir a tipos de computadoras mucho más rápidas. La investigación fue publicada en la revista Science .

Fuente: MIT