Nuestro cerebro procesa información y conserva recuerdos prácticamente en el mismo lugar. Un ordenador convencional no: mueve constantemente datos entre procesador y memoria, un viaje que cuesta energía y tiempo . Desde hace años, una de las ideas para esquivar ese problema consiste en construir dispositivos capaces de comportarse, al menos en parte, como una sinapsis. Investigadores de varias instituciones chinas acaban de presentar una versión especialmente extraña .
Fabricaron una matriz flexible de 100 sinapsis artificiales, organizada en una cuadrícula de 10 × 10, que puede cambiar su conductividad en apenas 26 nanosegundos, conservar diez estados diferentes de memoria y continuar funcionando después de ser doblada repetidamente. Y cuando deja de ser necesaria, puede ocurrir algo todavía menos habitual para un componente electrónico: su estructura puede degradarse en unos seis minutos bajo condiciones químicas controladas. El trabajo fue publicado en International Journal of Extreme Manufacturing y utiliza una arquitectura formada por MXene, una estructura orgánica basada en porfirinas llamada TCPP-HOF y un sustrato flexible de poliimina. No guarda un simple cero o uno: puede recordar diez estados distintos El dispositivo pertenece a la familia de componentes diseñados para imitar la plasticidad de una sinapsis.
Su conductividad cambia dependiendo de los impulsos eléctricos que ha recibido previamente, de manera que la propia pieza puede representar el “peso” de una conexión dentro de una red neuronal. La clave está en el TCPP-HOF, una estructura orgánica bidimensional construida a partir de moléculas de porfirina unidas mediante enlaces de hidrógeno. Su disposición crea rutas por las que las cargas pueden desplazarse y quedar temporalmente atrapadas. Un pulso modifica la conductividad; otro puede revertir parte del cambio .
Así, en lugar de funcionar únicamente como encendido o apagado, los investigadores consiguieron diez niveles estables de conductancia. El estudio también reprodujo comportamientos inspirados en la plasticidad neuronal, como potenciación y depresión de largo plazo y respuestas dependientes de pulsos sucesivos. La otra cifra espectacular son los 26 nanosegundos. Aquí conviene hacer una distinción importante: no significa que todo el “chip calcule” una tarea de IA en 26 nanosegundos.
Es el tiempo de conmutación medido para la sinapsis artificial, es decir, la velocidad con la que puede modificar su estado eléctrico. Reconoció números con un 97,23%, pero la pequeña matriz no ejecutó sola toda la IA © Yao et al. / Nature Communications. Los investigadores utilizaron las características eléctricas medidas en los dispositivos para comprobar si podrían servir como conexiones de una red neuronal destinada a reconocer dígitos manuscritos del conocido conjunto MNIST. El resultado alcanzó una precisión máxima del 97,23%, frente al 99,24% del modelo de software ideal .
Incluso después de 200 ciclos de flexión, la precisión calculada se mantuvo en el 96,33%. Pero hay un matiz fundamental. La cuadrícula física tiene solo 100 dispositivos. No ejecutó autónomamente una enorme red neuronal completa.
Los investigadores trasladaron a una simulación los parámetros de conductividad medidos experimentalmente y comprobaron cómo se comportaría una red construida con esas propiedades. Es una demostración del potencial del hardware, no un pequeño procesador flexible capaz ya de competir con un chip de IA convencional. El último truco es desaparecer cuando deja de hacer falta Quizá el aspecto más peculiar sea precisamente su final. El soporte está fabricado con una poliimina degradable, mientras que los electrodos son de MXene en lugar de metales convencionales.
Al someter la matriz a una solución química específica y calentada, el dispositivo pierde progresivamente su estructura hasta quedar prácticamente degradado en unos seis minutos. Eso tampoco significa que pueda tirarse al agua y desaparecer de forma inocua. El proceso necesita condiciones químicas controladas y deja algunos residuos. Es más correcto hablar de electrónica transitoria o destructible bajo demanda que de un chip simplemente biodegradable .
Y ahí aparece una aplicación interesante. Sensores médicos temporales, parches electrónicos, dispositivos de monitorización de corta duración o sistemas destinados a manejar información sensible podrían beneficiarse de electrónica que procese datos localmente y después pueda destruirse físicamente. Todavía quedan obstáculos enormes: s olo hay cien sinapsis, falta conocer mejor el consumo energético, probar una durabilidad mucho mayor y proteger un dispositivo degradable frente a algo tan corriente como la humedad. Pero el concepto da la vuelta a una de las reglas básicas de la electrónica.
Durante décadas intentamos fabricar chips que durasen cada vez más. Este está diseñado para aprender, recordar y, llegado el momento, dejar de existir.