Memoria a base de proteínas para dispositivos neuromórficos

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En el futuro las redes neuromórficas estarán formadas por infinidad de dispositivo conectados con capacidades de IA, que necesitarán contar con espacio de almacenamiento. Muchos enfoques se basan en la memoria de estado sólido, pero los científicos también están investigando sistemas de almacenamiento basados en proteínas, que proporcionarían capacidades muy superiores.

La computación neuromórfica se basa en arquitecturas informáticas capaces de funcionar de forma similar a como lo hace el cerebro humano, cuya estructura está compuesta por millones de pequeños nodos que tienen sus propias capacidades de almacenamiento y procesamiento de información. Así, trabajando en común, las redes neuronales son capaces de realizar cálculos avanzados con más rapidez y efectividad que las estructuras centralizadas que se usan actualmente en la informática.

El avance de la inteligencia artificial está dando lugar a nuevas arquitecturas informáticas basadas en redes neuromórficas, y la industria y los académicos buscan nuevas soluciones que otorguen capacidades superiores a estas complejas redes, tanto a nivel de cálculo como de comunicaciones y almacenamiento de datos. Entre ellas está el almacenamiento basado en proteínas, que promete una densidad de datos sin precedentes y una gran compatibilidad con las interfaces hombre-máquina del futuro, pero que debe superar diversos retos hasta convertirse en una opción viable para la industria.

Hasta ahora se han planteado varios enfoques diferentes para superar las barreras que actualmente frenan el desarrollo de esta tecnología, y un equipo de investigadores de la Universidad china de Shenzhen acaba de publicar un exhaustivo estudio sobre esta tecnología. Sus integrantes afirman que la computación neuromórfica permitirá superar el cuello de botella de von Neumann, lo que permitirá llevar a cabo cálculos altamente avanzados y tareas muy sofisticadas de análisis de big data, entre otras tareas de alto nivel.

Basándose en una estructura de red similar a la del cerebro humano, estas redes ayudarán a superar gran parte de los desafíos actuales de la informática, y creen que en este desarrollo tendrán un papel fundamental las interfaces de comunicación electrónico-biológicas. Afirman que los materiales protéicos muestran un gran potencial para construir sistemas de este tipo, gracias a su “sostenibilidad, bajo costo, estructura jerárquica controlable, biocompatibilidad intrínseca y biodegradabilidad”.

En su investigación revisan el desarrollo de memorias basadas en proteínas para el almacenamiento y para la computación neuromórfica. Han revisado el progreso de los memristores de dos terminales basados en proteínas y de la memoria basada en transistores de tres terminales, y pronostican que las tecnologías basadas en proteínas experimentarán importantes avances en los próximos años, encontrando aplicaciones viables en el campo de la computación y el almacenamiento para redes neuromórficas.

Todavía quedan muchos desafíos por superar, y mientras tanto la industria seguirá recurriendo a los semiconductores de almacenamiento convencionales para esta tecnología. Pero anticipan que en las próximas décadas se producirá una irrupción de la memoria basada en proteínas, en vez de en materiales semiconductores convencionales, para aplicaciones neuromórficas.

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