Ciencia y Tecnología
Crean neuronas artificiales que funcionan como las reales
Investigadores de UMass Amherst crearon neuronas artificiales de bajo voltaje utilizando nanocables de proteínas cultivadas a partir de bacterias, lo que permite la comunicación directa con los sistemas biológicos.
Investigadores de UMass Amherst crearon neuronas artificiales de bajo voltaje utilizando nanocables de proteínas cultivadas a partir de bacterias, lo que permite la comunicación directa con los sistemas biológicos.
Ingenieros de la Universidad de Massachusetts Amherst han creado una neurona artificial cuya actividad eléctrica imita de forma casi exacta a las neuronas naturales. Este avance, basado en nanocables de proteína derivados de bacterias generadoras de electricidad, podría permitir computadoras más eficientes y compatibles con tejidos biológicos.
“Nuestro cerebro procesa una enorme cantidad de datos”, explicó Shuai Fu, estudiante de posgrado en ingeniería eléctrica e informática y autor principal del estudio publicado en Nature Communications. “Pero su consumo de energía es muy, muy bajo, especialmente en comparación con la electricidad necesaria para ejecutar un modelo de lenguaje grande, como ChatGPT”, indica el medio Science Daily.
El cuerpo humano es más de 100 veces más eficiente eléctricamente que una computadora. Mientras el cerebro usa solo unos 20 vatios para realizar tareas complejas, un modelo de lenguaje grande puede necesitar más de un megavatio.
El principal desafío para los ingenieros ha sido reducir el voltaje de las neuronas artificiales a niveles biológicos. “Las versiones anteriores de neuronas artificiales usaban 10 veces más voltaje y 100 veces más energía que la que hemos creado”, señaló Jun Yao, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática y coautor del estudio.
La nueva neurona, en cambio, funciona con solo 0,1 voltios, “aproximadamente lo mismo que las neuronas de nuestros cuerpos”, refiere en su sitio la Universidad de Massachusetts Amherst.
Este logro abre la puerta a computadoras bioinspiradas y a dispositivos que se comuniquen directamente con el cuerpo humano, eliminando la necesidad de amplificadores eléctricos que consumen más energía y complican los circuitos.
“Actualmente tenemos todo tipo de sistemas portátiles de detección electrónica”, explicó Yao. “Pero son toscos e ineficientes. Cada vez que captan una señal del cuerpo, deben amplificarla para que una computadora pueda analizarla. Ese paso intermedio aumenta tanto el consumo de energía como la complejidad del circuito, pero los sensores construidos con nuestras neuronas de bajo voltaje podrían funcionar sin amplificación”.
El secreto del desarrollo radica en un nanocable de proteína proveniente de la bacteria Geobacter sulfurreducens, conocida por su capacidad para producir electricidad. Este mismo material ha permitido crear biopelículas alimentadas por el sudor, “narices electrónicas” capaces de detectar enfermedades y dispositivos que generan energía del aire.
La investigación fue financiada por la Oficina de Investigación del Ejército de EE. UU., la Fundación Nacional de Ciencia (NSF), los Institutos Nacionales de Salud (NIH) y la Fundación Alfred P. Sloan.
Editado por Erick Elola con información de Nature Communications, la Universidad de Massachusetts Amherst y Science Alert.
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