Los investigadores han demostrado cómo mantener una red de nanocables en un estado que se ajusta a lo que se conoce como el borde del caos – un logro que podría utilizarse para producir inteligencia artificial (IA) que actúa de forma muy similar a como lo hace el cerebro humano.
El equipo utilizó diferentes niveles de electricidad en una simulación de nanocables, encontrando un equilibrio cuando la señal eléctrica era demasiado baja cuando la señal era demasiado alta. Si la señal era demasiado baja, las salidas de la red no eran lo suficientemente complejas para ser útiles; si la señal era demasiado alta, las salidas eran un desastre y también inútiles.
“Descubrimos que si impulsa la señal demasiado lentamente, la red simplemente hace lo mismo una y otra vez sin aprender ni desarrollarse. Si presionamos demasiado y rápido, la red se vuelve errática e impredecible”. dice el físico Joel Hochstetter de la Universidad de Sydney y autor principal del estudio.
Mantener las simulaciones en la línea entre esos dos extremos produjo los resultados óptimos de la red, el informe de los científicos. Los hallazgos sugieren que eventualmente se podría producir una variedad de dinámicas similares al cerebro utilizando redes de nanocables.
Imagen conceptual de interruptores conectados aleatoriamente. (Alon Loeffler)
“Algunas teorías en neurociencia sugieren que la mente humana podría operar en este borde del caos, o lo que se llama el estado crítico”. dice el físico Zdenka Kuncic de la Universidad de Sydney en Australia. “Algunos neurocientíficos piensan que es en este estado donde logramos el máximo rendimiento cerebral”.
Para las simulaciones, se dispusieron al azar nanocables de 10 micrómetros de largo y no más de 500 nanómetros de espesor en un plano bidimensional. Los cabellos humanos pueden tener hasta unos 100.000 nanómetros de ancho, a modo de comparación.
En este caso, el problema que se le asignó a la red fue transformar un simple forma de onda
Las redes de nanocables combinan dos sistemas en uno, administrando tanto la memoria (el equivalente a la RAM de la computadora) como las operaciones (el equivalente a la CPU de una computadora). Pueden recordar un historial de señales anteriores, cambiando su salida futura en respuesta a lo que sucedió antes, haciéndolos memristores.
“Donde los cables se superponen, forman una unión electroquímica, como las sinapsis entre neuronas”, dice Hochstetter.
Por lo general, los algoritmos entrenan a la red sobre dónde están las mejores vías, pero en este caso, la red lo hizo por sí sola.
“Descubrimos que las señales eléctricas enviadas a través de esta red encuentran automáticamente la mejor ruta para transmitir información”, dice Hochstetter. “Y esta arquitectura permite que la red ‘recuerde’ rutas anteriores a través del sistema”.
Eso a su vez podría significar una reducción significativa del uso de energía, porque las redes terminan capacitándose utilizando los procesos más eficientes. A medida que las redes de inteligencia artificial se amplíen, será importante poder mantenerlas delgadas y con la menor potencia posible.
Por ahora, los científicos han demostrado que las redes de nanocables pueden hacer su mejor resolución de problemas en la línea entre el orden y el caos, al igual que se cree que nuestro cerebro puede hacerlo, y eso nos acerca un paso más a la IA que piensa como nosotros. .
“Lo que es tan emocionante de este resultado es que sugiere que este tipo de redes de nanocables se pueden sintonizar en regímenes con dinámicas colectivas diversas, similares al cerebro, que se pueden aprovechar para optimizar el procesamiento de la información”. dice Kuncic.
La investigación ha sido publicada en Comunicaciones de la naturaleza.
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