Un equipo de ingenieros de la Universidad de Massachusetts Amherst ha anunciado la creación de una neurona artificial con funciones eléctricas que se asemejan mucho a las de las neuronas biológicas. Basándose en su trabajo previo con nanocables de proteínas sintetizados a partir de bacterias generadoras de electricidad, el descubrimiento del equipo significa que podríamos ver computadoras extremadamente eficientes basadas en principios biológicos que podrían interactuar directamente con células vivas.
“Nuestro cerebro procesa una enorme cantidad de datos”, afirma Shuai Fu, estudiante de posgrado en ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de Massachusetts Amherst y autor principal del estudio publicado en Nature Communications. “Pero su consumo de energía es ínfimo, sobre todo en comparación con la electricidad necesaria para ejecutar un modelo de lenguaje grande, como ChatGPT”.
El cuerpo humano es más de 100 veces más eficiente eléctricamente que el circuito eléctrico de una computadora. El cerebro humano está compuesto por miles de millones de neuronas, células especializadas que envían y reciben impulsos eléctricos por todo el cuerpo. Mientras que el cerebro solo necesita unos 20 vatios para, por ejemplo, escribir una historia, un LLM podría consumir bastante más de un megavatio de electricidad para realizar la misma tarea.
Si bien los ingenieros eléctricos e informáticos llevan mucho tiempo interesados en usar neuronas artificiales como circuitos para computadoras más eficientes, el problema siempre ha sido cómo mantener su voltaje lo suficientemente bajo. “Las versiones anteriores de neuronas artificiales utilizaban 10 veces más voltaje y 100 veces más potencia que la que hemos creado”, afirma Jun Yao, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática en UMass Amherst y autor principal del artículo. Esto significa que los intentos previos de crear neuronas artificiales no fueron tan eficientes, ni se pudieron conectar directamente a neuronas vivas, que se verían afectadas por el aumento de amplitud.
“Los nuestros registran sólo 0,1 voltios, que es aproximadamente lo mismo que las neuronas de nuestro cuerpo”, dice Yao.
La nueva neurona de Fu y Yao tiene una amplia gama de aplicaciones: desde el rediseño de ordenadores siguiendo principios bioinspirados y mucho más eficientes hasta dispositivos electrónicos que podrían comunicarse directamente con nuestros cuerpos.
“Actualmente contamos con todo tipo de sistemas de detección electrónica portátiles”, afirma Yao, “pero son comparativamente toscos e ineficientes. Cada vez que detectan una señal de nuestro cuerpo, tienen que amplificarla eléctricamente para que una computadora pueda analizarla. Ese paso intermedio de amplificación aumenta tanto el consumo de energía como la complejidad del circuito, pero los sensores construidos con nuestras neuronas de bajo voltaje podrían prescindir de cualquier amplificación”.
El ingrediente secreto de la nueva neurona de baja potencia del equipo es un nanocable proteico sintetizado a partir de la extraordinaria bacteria Geobacter sulfurreducens, que también posee el superpoder de producir electricidad. Yao, junto con varios colegas, ha utilizado los nanocables proteicos de la bacteria para diseñar una serie de dispositivos extraordinariamente eficientes: una biopelícula, alimentada por el sudor, que puede alimentar dispositivos electrónicos personales; una “nariz electrónica” que puede detectar enfermedades; y un dispositivo, que puede construirse con casi cualquier cosa, que puede recolectar electricidad del aire.
Fuente: Tech Xplore.
