Transistor sináptico, como el cerebro aprende mientras trabaja

Científicos de la Universidad de Harvard construyen el primer transistor sináptico, basado en las conexiones nerviosas que tienen lugar en nuestro cerebro. Su eficiencia, sensibilidad y resistencia a altas temperaturas lo convierten en un innovador dispositivo para la electrónica.

En particular, sus esfuerzos se han dirigido a construir el primer transistor sináptico basado en las conexiones neuronales existentes en nuestro cerebro, de tal forma que pueda aprender mientras computa.

Nuestro cerebro presenta algo más de 86 mil millones de neuronas, conectadas entre sí mediante sinapsis nerviosas. Estas conexiones neuronales pueden reforzarse en los casos en los que sea necesario, o bien apagarse si no tenemos por qué utilizarlas más. En otras palabras, estos mecanismos de apagado y encendido neuronal es lo que denominamos como aprendizaje.

Los científicos aún siguen maravillados con la eficiencia biológica de nuestro cerebro. Pero además de tratar de entender cómo funcionan estas conexiones neuronales, también resulta intrigante observar la extraordinaria eficiencia energética de nuestro órgano más complejo: se calcula que consume menos de 20 vatios de potencia, algo menos que una bombilla normal.

Estos dos factores, la eficiencia biológica y la energética, han provocado que los científicos norteamericanos trataran de construir el primer transistor sináptico. Su objetivo era crear un dispositivo electrónico que funcionara de manera análoga a las sinapsis que ocurren diariamente en nuestro cerebro.

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La idea de los científicos de Harvard logra imitar perfectamente una conexión sináptica, puesto que se basa en la misma plasticidad neuronal, gracias al uso de iones de oxígeno, que se deslizan dentro y fuera de la película de niquelato. De esta manera, la intensidad de la conexión variará en función del tiempo de retardo en la señal eléctrica.

La creación de este transistor sináptico supondría un paso más allá de los tradicionales transistores de silicio, ya que no estaríamos limitados por el sistema convencional binario de unos y ceros. Como explica Jian Shi, «este sistema cambia su conductancia de una manera analógica, continua, mientras cambia la composición del material».

En realidad, la idea de construir un transistor sináptico hace que sea prácticamente imposible aplicar el sistema CMOS, tradicionalmente usado en la fabricación de circuitos integrados, ya que las sinapsis biológicas rara vez funcionan con respuestas de tipo “sí” o “no”. Los científicos de Harvard, además, reiteran que la eficiencia y la sensibilidad de este nuevo transistor sináptico son enormes, y además, es capaz de operar a altas temperaturas, que rondan incluso los 160ºC.

Fuente: ALT1040