Samsung y la ingeniería neuromórfica: chips que funcionan como el cerebro humano

Ya se sabe que las grandes tecnológicas tocan todo tipo de palos pero esto sorprenderá a más de uno. Samsung ha anunciado un importante avance en el campo de la ingeniería neuromórfica por el que podría “copiar y pegar” la estructura de los mapas neuronales del cerebro humano en chips de silicio. Si suena a ciencia ficción es porque, por ahora, sigue siéndolo.

La ingeniería neuromórfica es un área científica que busca desarrollar chips que funcionen de la forma más parecida a un cerebro humano. Las investigaciones comenzaron en la década de los 80 del siglo pasado con este objetivo tan ambicioso, pero que fue rebajándose antes los retos que presentaba llevarlo a cabo. En las décadas siguientes ya no se hablaba tanto de copiar el cerebro como de inspirarse en su funcionamiento. Sin embargo, Samsung ha anunciado que no, que los chips neuromórficos que imitan el cerebro y no solo se inspiran en su funcionamiento, están más cerca.

La afirmación se basa en un nuevo paperque la compañía coreana ha presentado en colaboración con investigadores de Harvard. El estudio comparte un nuevo enfoque que “acerca al mundo a la realización de chips neuromórficos que puedan imitar mejor el cerebro”, afirma Samsung en su comunicado.

“Electrónica neuromórfica basada en copiar y pegar el cerebro”

Así se denomina el estudio publicado en Nature Electronics y realizado por autoridades como Donhee Ham, miembro del Instituto Avanzado de Tecnología de Samsung (SAIT) y profesor de la Universidad de Harvard, el profesor Hongkun Park de la Universidad de Harvard y, por parte de Samsung, Sungwoo Hwang, Presidente y Director General de Samsung SDS y ex director del SAIT así como Kinam Kim, Vicepresidente y Director General de Samsung Electronics.

El nuevo enfoque consiste en la forma de copiar y pegar el mapa de las conexiones neuronales del cerebro para lo que se utilizaría una matriz de nanoelectrodos desarrollada por Harm y Park. El mapa obtenido por la matriz de nanoeloectrodos se “pegaría” en una red tridimensional de alta densidad de memorias de estado sólido. En cristiano, dispositivos que podemos encontrar en la vida cotidiana como las memorias FLASH, los discos duros de tipo SSD o las no tan habituales memorias de acceso aleatorio resistivo RRAM.

En definitiva, se trata de crear un chip de memoria cuyo funcionamiento se aproxime a los rasgos computacionales del cerebro que Samsung sumariza como “aprendizaje fácil, bajo consumo, adaptación al entorno e incluso autonomía y cognición. "

El “cortapega” del cerebro al chip, explicado

Samsung parte de la premisa de que el mapa del cableado entre neuronas que tenemos en la cabeza es el responsable de las funciones cerebrales. De forma que es un elemento clave para la ingeniería inversa del cerebro que propone la ingeniería neuromórfica, pero del que se sabe aún demasiado poco.

La matriz de nanoelectrodos desarrollada por los autores del estudio puede registrar con enorme sensibilidad las señales eléctricas de las neuronas. Realiza grabaciones intracelulares paralelas masivas que “informan del mapa de cableado neuronal, indicando dónde se conectan las neuronas entre sí y la fuerza de estas conexiones”. Este registro del mapa neuronal es el “copiar” del método anunciado por Samsung.

La parte de “pegar” se refiere a hacerlo en una red de memorias no volátiles de la que ya hemos citado ejemplos. Así, se programa cada memoria “para que su conductancia represente la fuerza de cada conexión neuronal en el mapa copiado”. Dado que el cerebro humano contiene 100.000 millones de neuronas, “el chip neuromórfico definitivo necesitaría unos 100 billones de memorias.” El estudio también indica una forma rápida para pegar el mapa de cableado neuronal en la red de memoria descargándolo directamente.

Entre los muchísimos retos que aún plantea la obtención de un chip neuromórfico está el de integrar un número tan elevado de memorias en un solo chip, algo que sería posible mediante la integración 3D de memorias, tecnología en la que Samsung afirma ser líder y que deja más claro su papel en todo esto.