Por: Carlos A. FERREYROS SOTO
Doctor en Derecho
Universidad de Montpellier I Francia.
RESUMEN
El cerebro humano es el órgano más complejo del hombre. Una de sus
caracteristicas es que el cerebro no funciona como cajones estancos. Todo está interconectado. Las distintas partes del cerebro necesitan
comunicarse constantemente entre ellas para que este órgano cumpla sus
funciones.
Las neuronas tampoco trabajan individualmente: la transmisión de
información es su razón de ser. Continuamente, estas células reciben
información mediante las dendritas, y la transmiten a otras a través de los
axones.
Los sistemas informáticos modernos hacen en parte lo mismo al utilizar
varios «procesadores esclavos» para el preprocesamiento, lo que alivia a la
unidad central de procesamiento (CPU) maestra, según afirma Wörgötter.
En el proyecto ADOPD se aplicó satisfactoriamente la plasticidad sináptica
mediante fibra óptica, lo que remite a un principio computacional similar al
observado en las neuronas del cerebro humano.
A fin de acceder a normas similares y estándares
europeos, las empresas, organizaciones públicas y privados interesados en
asesorías, consultorías, capacitaciones, estudios, evaluaciones, auditorías
sobre el tema, sírvanse comunicar al correo electrónico: cferreyros@hotmail.com
_______________________________________________________________
Cálculo por fibra óptica basado en el cerebro humano
CÁLCULO POR FIBRA ÓPTICA BASADO EN EL CEREBRO HUMANO
Las dendritas son estructuras ramificadas situadas en el extremo
de las neuronas que reciben y procesan las señales electroquímicas entrantes. Su
estructura se asemeja mucho a la de un árbol: muchas ramas a las que llegan muchas
señales que se preprocesan de forma local en estas ramas dendríticas antes de que
la salida resultante de estos cálculos se envíe al cuerpo celular (soma) de la neurona
para su procesamiento final. «Estas dendritas pueden entenderse como compuestas
por muchas “redes locales” que quitan gran parte de la carga computacional al “procesador
central”: el cuerpo celular», explica Florentin Wörgötter, catedrático de Física de
la Universidad de Gotinga. Los sistemas informáticos modernos hacen en parte lo
mismo al utilizar varios «procesadores esclavos» para el preprocesamiento, lo que
alivia a la unidad central de procesamiento (CPU) maestra, según afirma Wörgötter.
Los investigadores del proyecto ADOPD, financiado con fondos europeos, intentaron
aprovechar estas ideas para crear unidades computacionales ultrarrápidas de fibra
óptica para computación neuromórfica (basada en el cerebro humano),
que consume mucha menos energía que los sistemas informáticos convencionales y podría
satisfacer la demanda exponencialmente en aumento de mayores velocidades de procesamiento.
«Esta tecnología es especialmente interesante por su bajo consumo de energía y su
velocidad ultrarrápida», añade Wörgötter, coordinador del proyecto ADOPD.
Una interacción fructífera entre la modelización teórica y el desarrollo de «hardware»
El equipo del proyecto ADOPD combinó la modelización teórica con la aplicación real del «hardware». Los investigadores partieron de un principio computacional conocido - una regla para modificar la intensidad de las conexiones dentro de una red dendrítica (la llamada regla de plasticidad sináptica) - y desarrollaron el correspondiente «hardware» electroóptico, que permite un procesamiento rápido y eficaz de las señales. «Gracias a la regla de plasticidad puesta en práctica, este sistema puede adaptarse hasta cierto punto a los cambios en la entrada», señala Wörgötter. Paralelamente, el equipo siguió desarrollando modelos teóricos de procesamiento de señales dendríticas en modelos neuronales biofísicamente realistas. «Esta interacción fue fructífera, ya que al final del proyecto la regla de plasticidad original pudo ampliarse con nuevos principios computacionales, descubiertos por nuestros esfuerzos de modelización teórica», afirma Wörgötter.
La primera plasticidad sináptica por fibra óptica
En el proyecto ADOPD se aplicó satisfactoriamente la plasticidad
sináptica mediante fibra óptica, lo que remite a un principio computacional similar
al observado en las neuronas del cerebro humano. «En el transcurso de este proceso,
también descubrimos y patentamos un método novedoso que permite sincronizar muy
rápidamente distintas señales», señala Wörgötter. Este método se basa en la misma
regla de plasticidad y tiene potencial para competir con las soluciones de «hardware»
convencionales. El equipo utiliza actualmente este método para desarrollar un microchip
destinado a aplicaciones que van desde las telecomunicaciones a los vehículos autónomos.
Creación de la base de la computación neuromórfica de nueva generación.
Los resultados de ADOPD contribuyen al desarrollo de la computación neuromórfica, y algunos de los socios del proyecto trabajan de forma activa en ello. Las dificultades restantes residen en la ampliación del sistema existente a múltiples dendritas y redes más grandes, aunque existe potencial para que el sistema ADOPD alcance la madurez comercial en los próximos diez años. Otra línea de investigación se refiere a los métodos «holográficos» para cálculos basados en fibras ópticas.
Uno de los resultados de ADOPD ha sido que es posible utilizar fibras más gruesas e inyectar un flujo de señal. Esto da lugar a una secuencia de patrones complejos, similar a la forma en que se suceden los fotogramas en una película. «También se pueden utilizar estos patrones para realizar cálculos, lo que ofrece la ventaja de un flujo de información muy comprimido - explica Wörgötter -. Es una clara ampliación de los resultados existentes de ADOPD, pero es difícil».
Palabras clave
ADOPD, computación neuromórfica, modelización teórica, hardware,
neuronas, cerebro, computación
No hay comentarios:
Publicar un comentario