Los científicos imitan las células cerebrales para crear materiales informáticos más eficientes

Un equipo de investigadores de la Universidad Texas A&M, los Laboratorios Nacionales Sandia y la Universidad de Stanford han descubierto una nueva clase de materiales que imitan la forma en que las células cerebrales envían señales eléctricas.

Este avance podría ayudar a que las futuras computadoras y sistemas de inteligencia artificial (IA) sean más eficientes energéticamente.

El estudio, publicado en Naturalezamuestra que estos materiales se comportan como axones, la parte de una célula nerviosa responsable de transportar señales en el cerebro.

En los sistemas informáticos actuales, las señales eléctricas que viajan a través de cables metálicos pierden fuerza debido a la resistencia del metal.

Como resultado, se necesitan amplificadores para amplificar las señales, lo que cuesta energía, tiempo y espacio. Este es un problema en los chips de computadora modernos, donde se utilizan alrededor de 30 millas de cables de cobre para transmitir estas señales.

Para encontrar una solución, los investigadores buscaron inspiración en el cerebro. Los axones del cerebro pueden transportar señales a largas distancias sin necesidad de amplificadores, incluso si están hechos de materiales orgánicos resistentes, a diferencia de los metales utilizados en la electrónica.

«La biología lo hace de manera diferente», dijo el Dr. Tim Brown, autor principal del estudio e investigador de Sandia National Labs. «En el cerebro, las señales pueden viajar largas distancias a través de los axones sin perder fuerza ni necesitar un impulso».

Los nuevos materiales descubiertos en este estudio funcionan de forma similar a los axones. Existen en un estado «preparado», listos para amplificar un pulso eléctrico a medida que viaja.

Los investigadores utilizaron un material llamado óxido de lantano y cobalto, que se vuelve más conductor cuando se calienta. El calor generado por una señal que pasa hace que el material amplifique la señal, creando un circuito de retroalimentación que mantiene la señal fuerte.

Este comportamiento es único y no se observa en componentes eléctricos ordinarios como resistencias o condensadores. El material puede incluso producir efectos inusuales, como amplificar pequeños cambios en las señales eléctricas y exhibir una resistencia eléctrica negativa. También mantiene la estabilidad, lo que significa que la señal no se interrumpe ni se sobrepasa.

Según el Dr. Patrick Shamberger, profesor asociado de Texas A&M, estos materiales pueden ser clave para crear sistemas informáticos más eficientes. Dado que se prevé que los centros de datos utilicen el 8% de la energía de EE. UU. para 2030, es fundamental encontrar formas de reducir el uso de energía en las computadoras. También se espera que la IA aumente la demanda de energía, haciendo que las tecnologías energéticamente eficientes sean aún más importantes.

A largo plazo, esta investigación representa un paso hacia el uso de la biología como inspiración para diseñar materiales dinámicos para computadoras. Al imitar el funcionamiento del cerebro, estos materiales podrían ayudar a revolucionar la forma en que se construyen las computadoras y los sistemas de inteligencia artificial del futuro, haciéndolos más fuertes y consumiendo menos energía.

Fuente: Universidad Texas A&M.