La capacidad del cerebro para aprender y memorizar simultáneamente grandes cantidades de información mientras se requiere poca energía ha inspirado todo un campo para buscar computadoras similares a las del cerebro o neuromórficas. Los investigadores de la Universidad de Stanford y los Laboratorios Nacionales Sandia desarrollaron previamente una porción de talesuna computadora: un dispositivo que actúa como una sinapsis artificial, imitando la forma en que las neuronas se comunican en el cerebro.
en un artículo publicado en línea por la revista ciencia el 25 de abril, el equipo informa que una matriz prototipo de nueve de estos dispositivos funcionó incluso mejor de lo esperado en velocidad de procesamiento, eficiencia energética, reproducibilidad y durabilidad.
Mirando hacia el futuro, los miembros del equipo quieren combinar su sinapsis artificial con la electrónica tradicional, lo que esperan que sea un paso para apoyar el aprendizaje artificialmente inteligente en dispositivos pequeños.
"Si tiene un sistema de memoria que puede aprender con la eficiencia energética y la velocidad que hemos presentado, puede ponerlo en un teléfono inteligente o una computadora portátil", dijo Scott Keene, coautor del artículo y estudiante de posgradoen el laboratorio de Alberto Salleo, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en Stanford, quien es coautor principal. "Eso abriría el acceso a la capacidad de entrenar nuestras propias redes y resolver problemas localmente en nuestros propios dispositivos sin depender de la transferencia de datos ahazlo "
Una batería defectuosa, una buena sinapsis
La sinapsis artificial del equipo es similar a una batería, modificada para que los investigadores puedan aumentar o disminuir el flujo de electricidad entre las dos terminales. Ese flujo de electricidad emula cómo se conecta el aprendizaje en el cerebro. Este es un diseño especialmente eficienteporque el procesamiento de datos y el almacenamiento en memoria ocurren en una sola acción, en lugar de un sistema informático más tradicional donde los datos se procesan primero y luego se trasladan al almacenamiento.
Ver cómo funcionan estos dispositivos en una matriz es un paso crucial porque permite a los investigadores programar varias sinapsis artificiales simultáneamente. Esto lleva mucho menos tiempo que tener que programar cada sinapsis uno por uno y es comparable a cómo el cerebroen realidad funciona
En pruebas anteriores de una versión anterior de este dispositivo, los investigadores descubrieron que su acción de procesamiento y memoria requiere aproximadamente una décima parte de la energía que necesita un sistema informático de última generación para llevar a cabo tareas específicas., los investigadores se preocuparon de que la suma de todos estos dispositivos que trabajan juntos en conjuntos más grandes podría arriesgarse a consumir demasiada energía, por lo que reorganizaron cada dispositivo para conducir menos corriente eléctrica, lo que las convierte en baterías mucho peores pero hace que el conjunto sea aún más eficiente en cuanto a energía.
La matriz de 3 por 3 se basó en un segundo tipo de dispositivo, desarrollado por Joshua Yang en la Universidad de Massachusetts, Amherst, coautor del artículo, que actúa como un interruptor para programar sinapsis dentro delformación.
"El cableado de todo requirió muchos problemas y muchos cables. Teníamos que asegurarnos de que todos los componentes de la matriz funcionaran en concierto", dijo Armantas Melianas, un erudito postdoctoral en el laboratorio de Salleo. "Pero cuando vimos todoiluminar, era como un árbol de Navidad. Ese fue el momento más emocionante ".
Durante las pruebas, el conjunto superó las expectativas de los investigadores. Se realizó con tal velocidad que el equipo predice que la próxima versión de estos dispositivos deberá probarse con electrónica especial de alta velocidad. Después de medir la alta eficiencia energética en el 3 por-3, los investigadores realizaron simulaciones por computadora de una matriz de sinapsis más grande de 1024 por 1024 y estimaron que podría funcionar con las mismas baterías que se usan actualmente en teléfonos inteligentes o pequeños drones. Los investigadores también pudieron cambiar los dispositivos a más de mil millonesveces, otro testimonio de su velocidad, sin ver degradación en su comportamiento.
"Resulta que los dispositivos de polímero, si los tratas bien, pueden ser tan resistentes como sus contrapartes tradicionales hechas de silicio. Ese fue quizás el aspecto más sorprendente desde mi punto de vista", dijo Salleo. "Para mí, cambiacómo pienso en estos dispositivos de polímero en términos de confiabilidad y cómo podríamos usarlos "
Espacio para la creatividad
Los investigadores aún no han presentado su matriz a pruebas que determinan qué tan bien aprende, pero eso es algo que planean estudiar. El equipo también quiere ver cómo su dispositivo resiste diferentes condiciones, como altas temperaturas, ytrabaje para integrarlo con la electrónica. También quedan muchas preguntas fundamentales por responder que podrían ayudar a los investigadores a comprender exactamente por qué su dispositivo funciona tan bien.
"Esperamos que más personas comiencen a trabajar en este tipo de dispositivo porque no hay muchos grupos centrados en esta arquitectura en particular, pero creemos que es muy prometedor", dijo Melianas. "Todavía hay mucho espacio para la mejora y la creatividad. Apenas tocamos la superficie "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Stanford . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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