Ingenieros de la Universidad de Massachusetts Amherst han creado una neurona artificial cuya actividad eléctrica imita casi por completo a las neuronas naturales. Este avance, basado en nanocables proteicos derivados de bacterias que producen electricidad, podría permitir computadoras más eficientes y compatibles con los tejidos biológicos.
“Nuestro cerebro procesa una enorme cantidad de datos”, explicó Shuai Fu, estudiante de posgrado en ingeniería eléctrica e informática y autor principal del estudio publicado en Nature Communications. “Pero su consumo de energía es muy, muy bajo, especialmente en comparación con la electricidad necesaria para ejecutar un modelo de lenguaje grande, como ChatGPT”, escribe Science Daily.
El cuerpo humano es más de 100 veces más eficiente eléctricamente que una computadora. Mientras que el cerebro utiliza sólo unos 20 vatios para realizar tareas complejas, un modelo de lenguaje de gran tamaño puede requerir más de megavatios.
El principal desafío para los ingenieros fue reducir el voltaje de las neuronas artificiales a un nivel biológico. “Las versiones anteriores de neuronas artificiales utilizaban 10 veces más voltaje y 100 veces más energía que las que creamos”, dijo Jun Yao, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática y coautor del estudio.
La nueva neurona, por el contrario, funciona con sólo 0,1 voltios, “más o menos lo mismo que las neuronas de nuestro cuerpo”, informa en su sitio la Universidad de Massachusetts Amherst.
Conexión con el cuerpo humano.
Este logro abre la puerta a computadoras y dispositivos bioinspirados que se comunican directamente con el cuerpo humano, eliminando la necesidad de amplificadores eléctricos que consumen más energía y complican los circuitos.
“Hoy en día tenemos todo tipo de sistemas de detección electrónicos portátiles”, explicó Yao. “Pero son toscos e ineficientes. Cada vez que captan una señal del cuerpo, tienen que amplificarla para que la computadora pueda analizarla. Ese paso intermedio aumenta tanto el consumo de energía como la complejidad del circuito, pero los sensores construidos con nuestras neuronas de bajo voltaje podrían funcionar sin amplificación”.
El secreto del desarrollo reside en un nanocable proteico de la bacteria Geobacter sulfurreducens, conocida por su capacidad de producir electricidad. Este mismo material ha permitido la creación de biopelículas alimentadas por el sudor, “narices electrónicas” que detectan enfermedades y dispositivos que generan energía a partir del aire.
La investigación fue financiada por la Oficina de Investigación del Ejército de EE. UU., la Fundación Nacional de Ciencias (NSF), los Institutos Nacionales de Salud (NIH) y la Fundación Alfred P. Sloan.
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