Red iónica para computación en agua

Los microprocesadores de los teléfonos inteligentes, los computadores y muchos otros dispositivos procesan la información manipulando electrones a través de semiconductores sólidos, pero nuestros cerebros tienen un sistema diferente: dependen de la manipulación de iones en un medio líquido para procesar la información.

Inspirándose en el cerebro, muchos investigadores llevan tiempo intentando desarrollar algún tipo de computación iónica en una solución acuosa.

Aunque los iones en el agua se mueven más lentamente que los electrones en los semiconductores, se cree que la diversidad de especies iónicas con diferentes propiedades físicas y químicas podría aprovecharse para un procesamiento de la información más rico y diverso.

La computación iónica, sin embargo, está todavía en sus inicios.

Hasta la fecha, los laboratorios solo han desarrollado dispositivos iónicos individuales, como los diodos iónicos y los transistores iónicos, pero nadie ha reunido muchos de estos dispositivos en un circuito más complejo para la computación, hasta ahora.

Esta proeza tecnológica la ha conseguido el equipo de Woo-Bin Jung, de la Escuela John A. Paulson de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS, por sus siglas en inglés), entidad adscrita a la Universidad Harvard en Estados Unidos.

Los investigadores, en colaboración con la empresa de biotecnología DNA Script, han desarrollado un circuito iónico compuesto por cientos de transistores iónicos y han llevado a cabo un proceso centralizado de computación por red neuronal.

Woo-Bin Jung y sus colegas comenzaron construyendo un nuevo tipo de transistor iónico a partir de una técnica de la que fueron pioneros recientemente.

El transistor consiste en una solución acuosa de moléculas de quinona, interconectada con dos electrodos anulares concéntricos con un electrodo de disco central, como una diana.

Los dos electrodos anulares reducen y ajustan electroquímicamente el pH local alrededor del disco central al producir y atrapar iones de hidrógeno.

Un voltaje aplicado al disco central provoca una reacción electroquímica que genera una corriente iónica desde el disco hasta el agua.

La velocidad de reacción puede acelerarse o reducirse, aumentando o disminuyendo así la corriente iónica, mediante ajustes en el pH local.

En otras palabras, el pH controla la corriente iónica del disco en la solución acuosa, creando un equivalente iónico del transistor electrónico.

A continuación, los investigadores configuraron el transistor iónico de tal manera que la corriente del disco es una multiplicación aritmética del voltaje del disco y un parámetro de “peso” que representa el pH local que activa el transistor.

Woo-Bin Jung y sus colegas organizaron estos transistores en una matriz de 16 × 16 y realizaron otros ajustes.

La configuración resultante permite hacer operaciones que son típicas de las redes neurales usadas en sistemas de inteligencia artificial convencionales.

La nueva red iónica para computación en agua puede, por tanto, describirse como un sistema de inteligencia artificial analógica.

Ahora, el equipo procurará enriquecer la complejidad química del sistema.

Fuente: Harvard