Nanotecnología
Un dispositivo similar a un cerebro alcanza la friolera de 4,1 teraoperaciones por segundo/vatio
Representación artística de la creación de un cerebro artificial. / Growtika en Unsplash.
Redacción T21
Un dispositivo neuromórfico compuesto por moléculas que pueden alterar sus propiedades eléctricas cuando se les aplica una carga, permite manipular materiales para integrarlos en sistemas eléctricos. Inspirado en el funcionamiento del cerebro humano, alcanza un rendimiento sin precedentes de 4.1 tera-operaciones por segundo y vatio.
Un equipo internacional de investigadores ha desarrollado una plataforma de hardware neuromórfico (basado en modelos de sistemas neuronales) que podría transformar radicalmente el campo de la inteligencia artificial y la computación energéticamente eficiente.
Este innovador dispositivo, inspirado en el funcionamiento del cerebro humano, alcanza un rendimiento sin precedentes de 4.1 tera-operaciones por segundo por vatio. Los resultados de este trabajo se han publicado en la revista Nature.
Las "tera-operaciones" se refieren a la cantidad de cálculos que un dispositivo puede realizar. El prefijo "tera" indica un billón, es decir, 1,000,000,000,000 o 10^12. Por lo tanto, este dispositivo puede realizar 4.1 billones de operaciones en un solo segundo.
Ahora bien, lo realmente impresionante es que logra este rendimiento consumiendo solo un vatio de energía. Para poner esto en perspectiva, un vatio es una unidad muy pequeña de potencia: una bombilla LED típica consume alrededor de 10 vatios.
Alcance tecnológico
Para entender por qué esto es tan notable, consideremos que las computadoras convencionales consumen mucha más energía para realizar cálculos similares. Los procesadores de alta gama en computadoras personales pueden consumir más de 100 vatios cuando están funcionando a plena capacidad.
La eficiencia energética extraordinaria del nuevo dispositivo se debe a que el dispositivo está diseñado para funcionar de manera similar al cerebro humano, que es increíblemente eficiente en términos de energía. Nuestro cerebro realiza billones de operaciones por segundo consumiendo solo unos 20 vatios de potencia.
La capacidad de realizar tantos cálculos con tan poca energía tiene implicaciones enormes, empezando por dispositivos más pequeños y potentes. Permitiría teléfonos inteligentes y tabletas con capacidades de IA mucho más avanzadas sin sacrificar la duración de la batería.
En líneas generales, podemos decir que esta tecnología podría habilitar una nueva generación de dispositivos inteligentes y eficientes y entrenar modelos de IA más complejos en menos tiempo y con menos recursos.
Núcleo neuromórfico
El núcleo de esta tecnología es un memristor (una mezcla entre un transistor y una resistencia) molecular analógico: sus moléculas pueden cambiar sus propiedades eléctricas en función de la cantidad de carga que pasa a través de ellas.
Se trata de un tipo de dispositivo neuromórfico programable que funciona como el sistema de memoria del cerebro humano, aunque a diferencia de los chips convencionales, aprovecha el movimiento natural de los átomos para procesar y almacenar información.
Sin embargo, aclaran los investigadores, no es exactamente un ordenador similar al cerebro, sino un componente necesario para la fabricación de este tipo de sistemas informáticos.
Resolución de 14 bits
Una de las características más destacadas es su alta resolución de cómputo de 14 bits, que supera significativamente a diseños anteriores. Esto permite realizar operaciones de alta precisión, fundamentales para tareas complejas de IA.
Este avance tecnológico abre la puerta a numerosas aplicaciones en computación avanzada, ya que puede manejar cargas de trabajo intensivas en recursos, como el entrenamiento de redes neuronales, el procesamiento del lenguaje natural y el procesamiento de señales.
También será de utilidad para la manipulación molecular, debido a su capacidad única para para rastrear y manipular moléculas individuales dentro de materiales. Esto podría permitir el desarrollo de nuevos materiales con propiedades controladas eléctricamente.
Por último, con esta tecnología los investigadores vislumbran la posibilidad de integrar sistemas de computación en textiles, envases y otros materiales, dando lugar a una nueva generación de computación ubicua, integrada de manera fluida en la vida diaria, que mejora la experiencia del usuario sin que éste tenga que preocuparse por los detalles técnicos.
Implicaciones futuras
El profesor Damien Thompson, de la Universidad de Limerick (Irlanda), destaca que esta solución innovadora podría tener enormes beneficios para todas las aplicaciones informáticas, desde centros de datos con alto consumo energético hasta mapas digitales y juegos en línea.
La visión a largo plazo es reemplazar lo que actualmente consideramos computadoras con sistemas de alto rendimiento integrados en materiales cotidianos, energéticamente eficientes y ecológicos.
Este desarrollo representa un paso significativo en esa dirección, ya que posibilita la creación de sistemas de computación más similares al cerebro humano, con el potencial de revolucionar no solo la inteligencia artificial, sino también nuestra interacción con la tecnología en la vida diaria.
Madrid 20 SEPT 2024
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Referencia
Linear symmetric self-selecting 14-bit kinetic molecular memristors. Deepak Sharma et al. Nature, volume 633, pages560–566 (2024). DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-024-07902-2
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Fuente:
