Chips que detectan olores o c¨®mo la tecnolog¨ªa intenta imitar el funcionamiento del cerebro

Disciplinas como la neurotecnolog¨ªa y la neurociencia anhelan replicar el funcionamiento del cerebro humano. Desarrollar una tecnolog¨ªa capaz de poner en tela de juicio si el sistema nervioso es artificial. Este reto resulta casi inabarcable sin la colaboraci¨®n de todo tipo de ¨¢reas. Al igual que sucede dentro de este ¨®rgano vital, la complejidad impera en cada uno de sus rincones. Miles de millones de neuronas, impulsos el¨¦ctricos, codificaci¨®n de impulsos, procesamiento de la informaci¨®n¡­ La ingenier¨ªa neurom¨®rfica, iniciada a finales de los ochenta por Carver Mead y que combina ciencias como las matem¨¢ticas, la inform¨¢tica y la f¨ªsica, quiere aportar su granito de arena; sobre todo en la resoluci¨®n de problemas complejos en tiempo real y en la mejora de la eficiencia energ¨¦tica.

Como explica Bernab¨¦ Linares-Barranco, profesor de investigaci¨®n del CSIC, el cerebro est¨¢ dise?ado de tal forma que minimiza la cantidad de impulsos necesarios para acometer una funci¨®n. Tiene muy optimizado c¨®mo codifica la informaci¨®n y la cantidad de se?ales que requiere para enviarla. ¡°Cada fibra nerviosa y cada neurona cuenta con su propio metabolismo y consumo. Aun as¨ª, en condiciones normales, el cerebro consume entre 10 y 20 vatios, una cifra todav¨ªa alejada para la computaci¨®n neurom¨®rfica¡±, precisa.

En una encrucijada similar se encuentra el tratamiento de la informaci¨®n. Teresa Serrano, investigadora del CSIC, se?ala que hace falta un hardware que procese en tiempo real todos los cambios. El ejemplo m¨¢s elemental para ella es el de una imagen. Una c¨¢mara fotogr¨¢fica capta un momento en concreto, est¨¢tico; pero el cerebro compone sobre diferentes im¨¢genes porque descodifica continuamente a trav¨¦s de la retina una realidad cambiante. ¡°En el caso de un ordenador convencional, el procesamiento de datos lo hace por secuencias, como la c¨¢mara. La neurom¨®rfica busca ese tiempo real. Da un salto en la interpretaci¨®n de los impulsos. Ya sea en rob¨®tica o cualquier otra disciplina, necesitas un chip con estas capacidades para ir m¨¢s lejos que con la computaci¨®n cl¨¢sica¡±, sostiene.

Intel es una de las compa?¨ªas que con mayor fuerza ha apostado por esta tecnolog¨ªa. A finales de 2017 dio a conocer Loihi, un chip neurom¨®rfico capaz de aprender gracias a las 130.000 neuronas artificiales que lo compone. Al poder comunicarse unas con otras, crea una red similar a la tejida por el propio cerebro humano. El ¨²ltimo avance ha venido de la mano de investigadores de la Universidad Cornell y la plataforma de Intel Pohoiki Springs, que integra 768 chips y unos 100 millones de neuronas. La semana pasada publicaron un estudio en el que demostraban la capacidad de este hardware para detectar sustancias qu¨ªmicas peligrosas a trav¨¦s del olfato.

La multinacional asegura que aprendi¨® r¨¢pidamente la representaci¨®n neuronal de cada uno de los olores y los reconoci¨® todos, incluso en un contexto de bloqueo considerable. Linares-Barranco comenta que es posible debido a que el sistema se basa en ocho sensores org¨¢nicos ¨Ccomo sucede con los tres colores primarios, que componen toda la paleta¨C, donde cada uno es sensible a una unidad b¨¢sica de olor. ¡°Cuando llega un olor concreto, cada una se estimula hasta un nivel, lo codifica como impulsos y este tren de impulsos lo procesa el chip Loihi para reconocer el patr¨®n de la combinaci¨®n¡±, zanja.

Un abanico amplio de aplicaciones

De acuerdo con Intel, esta innovaci¨®n llevar¨ªa a m¨¦dicos a diagnosticar enfermedades, al personal de seguridad aeroportuaria a detectar armas y explosivos, a la polic¨ªa y control de fronteras a localizar e incautar m¨¢s f¨¢cilmente sustancias narc¨®ticas e incluso servir¨ªa para crear detectores de humo y mon¨®xido de carbono m¨¢s eficaces para los hogares. ¡°Las propiedades del sistema olfativo comparten un gran parecido con las propiedades de otras regiones del cerebro, como el hipocampo. Es decir, es factible que con la neurom¨®rfica, gracias a este avance, podamos atender problemas generales de la memoria asociativa de alta dimensi¨®n¡±, vaticina Mike Davies, director del laboratorio de computaci¨®n neurom¨®rfica de Intel.

Las narices electr¨®nicas no suponen un terreno precisamente desconocido para esta ingenier¨ªa. En la industria de los perfumes son habituales para crear nuevas fragancias ¨Chasta para desechar determinados olores¨C. La NASA invent¨® la suya propia en 2004 para detectar cu¨¢ndo los niveles de amon¨ªaco alcanzaban l¨ªmites peligrosos para los astronautas o para predecir un fuego. El problema es que le cuesta replicar el funcionamiento del sistema nervioso. No ha dado el salto a la inteligencia que se le presupone al ser humano. Por el momento, solo identifica las sustancias que tiene preestablecida, como Loihi con las peligrosas, pero es incapaz de interpretar la informaci¨®n que recopila.

El futuro se presenta alentador para la neurom¨®rfica. En tres d¨¦cadas cada vez est¨¢ m¨¢s cerca de su tan anhelado sue?o. Todav¨ªa con un largo camino por recorrer, pero con unos resultados prometedores. Si sigue la misma evoluci¨®n con respecto al bajo consumo, tanto en el ¨¢mbito computacional como de hardware, el cerebro no queda tan lejano. Linares-Barranco considera que ser¨¢ factible fabricar robots totalmente aut¨®nomos, sin conexi¨®n a la red el¨¦ctrica y con mayor velocidad en la toma de decisiones. ¡°Hay mucho campo de aplicaci¨®n para los que sean interactivos, como los que aprenden tareas. Para la conducci¨®n 100% aut¨®noma, por ejemplo, ser¨¢ un gran aliado porque es una tecnolog¨ªa que necesita un tiempo de reflejo parecido al del ser humano¡±, concluye Serrano.