Fabrican una computadora biológica con una mezcla de agua y sal

Fabrican una computadora biológica con una mezcla de agua y sal
Fabrican una computadora biológica con una mezcla de agua y sal

Un equipo de físicos teóricos de la Universidad de Utrecht, junto con físicos experimentales de la Universidad Sogang de Corea del Sur, han demostrado que es posible construir un sistema similar al cerebro humano, lo que representa un importante paso adelante en el Computación neuromórfica iontrónica. Esta sinapsis artificial funciona con agua y sal y proporciona la primera evidencia de que un sistema que utiliza el mismo medio que nuestro cerebro es capaz de procesar información compleja.

Fabrican una computadora biológica con una mezcla de agua y salA mitad del viaje/Sarah Romero

¿Imitando el cerebro humano?

Nuestro cerebro es una máquina compleja que funciona muy eficientemente Y para imitar las extraordinarias capacidades de nuestro cerebro humano, los científicos están intentando desarrollar nuevos ordenadores con el fin de mejorar la eficiencia energética de los ordenadores actuales, ya que nuestro cerebro Sólo necesitan agua y partículas de sal disueltas llamadas iones.. Las sinapsis del cerebro, que son las uniones entre neuronas donde se transmite y procesa la información que se transporta, lo hacen mediante iones, átomos o moléculas cargados eléctricamente, disueltos en agua.

Las computadoras no están construidas como cerebros; necesidad hardwarepero ¿podrían hacerlo? ¿Te imaginas un ordenador convencional que funcione únicamente con agua y sal? Esta intrigante posibilidad se encuentra en el corazón del floreciente campo de la computación neuromórfica iontrónica.

memristor iontrónico

El nuevo estudio, publicado en la revista procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias muestra que también Es posible generar una sinapsis artificial utilizando también solo agua y sales.

“Si bien ya existen sinapsis artificiales capaces de procesar información compleja basada en materiales sólidos, ahora demostramos por primera vez que esta hazaña también se puede lograr utilizando agua y sal”, explicó Tim Kamsma, investigador graduado de la Universidad de Utrecht y autor principal. del trabajo. . ““Estamos replicando eficazmente el comportamiento neuronal utilizando un sistema que utiliza el mismo medio que el cerebro”.

Representación artística de la sinapsis artificial.Universidad de Utrecht

¿Una computadora iontrónica?

La ciencia lleva mucho tiempo reflexionando sobre cómo construir un sistema artificial que refleje la funcionalidad del cerebro humano. El dispositivo, llamado memristor iontrónico.“recuerda” cuánta carga eléctrica ha fluido anteriormente a través de él, acercándonos a generar sistemas artificiales capaces de imitar los ‘superpoderes’ del cerebro humano. Es una pequeña sinapsis que medía 150 por 200 micrómetros (A modo de comparación, un mechón de cabello humano tiene un diámetro de 100 micrómetros).

¿Como funciona? El dispositivo consta de un microcanal en forma de cono lleno de una solución de agua y sal, y al recibir impulsos eléctricos, los iones dentro del líquido migran a través del canal, provocando alteraciones en la concentración de iones. Dependiendo de la intensidad (o duración) del impulso, la conductividad del canal se ajusta, reflejando el fortalecimiento o debilitamiento de las conexiones entre neuronas. El cambio en la forma en que la sinapsis conduce la electricidad se puede medir y decodificar para comprender cuál fue la señal de entrada, que representa una especie de memoria.

Desde 1980, los científicos han intentado combinar los procesos biológicos del cerebro con la concepción actual de los ordenadores.A mitad del viaje/Sarah Romero

“Esto sugiere la posibilidad de adaptar los canales para retener y procesar información durante diferentes duraciones, similar a los mecanismos sinápticos observados en nuestro cerebro”, explica Kamsma.

Estamos en las primeras etapas de este dispositivo. y la iontrónica como ciencia en progreso en general. Obviamente, esta no es una computadora que funciona como una computadora, pero muestra que podría ser posible crear un dispositivo similar a una computadora que no solo tenga sinapsis, sino que también tenga sinapsis que se comporten como las nuestras. Después de todo, las neuronas del cerebro humano también emiten señales eléctricas.

“Representa un avance crucial hacia ordenadores capaces no sólo de imitar los patrones de comunicación del cerebro humano sino también de utilizar el mismo medio. “Quizás esto, en última instancia, allane el camino para sistemas informáticos que reproduzcan mejor las extraordinarias capacidades del cerebro humano”, concluye el experto.

Cerebro en un chipA mitad del viaje/Sarah Romero

El cerebro humano es el epítome de la complejidad y sofisticación del mundo natural. No sólo coordina las funciones básicas de la vida, sino que también nos permite interpretar e interactuar con el mundo que nos rodea. Comprender cómo funciona el cerebro es como desentrañar un profundo misterio, lleno de procesos intrincados e interacciones dinámicas. Y nuestro órgano pensante es un órgano de arquitectura exquisita, dividido en varias partes, cada una con funciones específicas. La parte más grande, el cerebro, está dividida en dos hemisferios y se encarga de integrar la información sensorial y coordinar los movimientos voluntarios. Es la sede del razonamiento, las emociones, el aprendizaje y la memoria. El cerebelo, ubicado debajo del cerebro, mantiene el equilibrio y coordina movimientos complejos. El tronco del encéfalo, que conecta el cerebro con la médula espinal, controla funciones esenciales para la supervivencia, como la respiración, la frecuencia cardíaca y la presión arterial. Es una maravilla de la naturaleza.

Imagen microscópica de la sinapsis artificial.Universidad de Utrecht

Referencias:

  • “Computación inspirada en el cerebro con nanocanales iontrónicos fluídicos” por Tim M. Kamsma, Jaehyun Kim, Kyungjun Kim, Willem Q. Boon, Cristian Spitoni, Jungyul Park y René van Roij, 24 de abril de 2024, Actas de la Academia Nacional de Ciencias. DOI: 10.1073/pnas.2320242121
 
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