Capturado el comportamiento sináptico en un nuevo circuito de memristores

Sinapsis con memristoresCuando se trata de replicar el comportamiento real de la sinapsis, dos memristores son mejor que uno, de acuerdo con un nuevo diseño de circuito.

Desde la década de 1970, los ingenieros electrónicos han sabido que hay cuatro bloques básicos en los circuitos electrónicos: resistencias, condensadores, inductores y memristores (básicamente resistencias con memoria). Los memristores, no obstante, tuvieron un aire mitológico hasta que el año pasado, un grupo de investigadores de los Laboratorios HP en California anunció que los habían descubierto por primera vez.

Desde entonces, numerosos equipos distintos han afirmado haber trabajado con memristores a lo largo de los años (aunque ninguno parece haber informado qué estaban haciendo hasta ahora). El hecho es que, resulta que las sinapsis entre neuronas se comporta exactamente como los memristores. Esto genera la posibilidad de que puedan conectarse memristores entre sí de una forma que imite verdaderamente el cableado del cerebro humano.

Una de las características que definen las conexiones entre neuronas es que se ha refuerzan cuando las neuronas se disparan juntas; de aquí la frase “las neuronas que se disparan juntas, se cablean juntas”, un fenómeno conocido como aprendizaje Hebbiano. Distintos experimentos han demostrado que este efecto es más pronunciado en el inicio del proceso de aprendizaje, cuando el incremento en la fuerza de la conexión es mayor. El aprendizaje posterior simplemente refuerza los vínculos.

Esto está en cierto modo en desacuerdo con el comportamiento real de los memristores, dicen Farnood Merrikh-Bayat y Saeed Bagheri de la Universidad de Teherán en Irán. Comentan que en un único memristor conectando dos neuronas, la memristancia decrece cuando se aplica un voltaje, lo cual incrementa la corriente que a su vez provoca que caiga más la memristancia, en una especie de efecto de retroalimentación positiva.

Una menor memristancia permite un mayor flujo de corriente por lo que ciertamente se incrementa la fuerza de la conexión como se esperaba, pero hay un problema. El efecto de retroalimentación positiva indica que señales posteriores tienen un mayor efecto sobre la conexión que las iniciales, lo cual es lo contrario a como se conectan las neuronas reales, donde las primeras señales tienen efectos más fuertes.

Merrikh-Bayat y Bagheri tienen una solución simple: usar dos memristores en serie. Eligiendo con cuidado su memristancia, son capaces de reproducir el tipo de reforzamiento de sinapsis Hebbiana más o menos exactamente.

Ésta puede resultar ser una idea útil. Los primeros chips neuromórficos en usar la memristancia para imitar el comportamiento sináptico ya están en construcción. Un pequeño cambio en su diseño pueden significar una gran diferencia.


Artículo de Referencia: arxiv.org/abs/1008.3450: Bottleneck Of Using Single Memristor As A Synapse And Its Solution
Fecha Original: 24 de agosto de 2010
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Comments (3)

  1. Francisco

    Si he entendido bien con esto podríamos hacer cerebros artificiales ¿no?

  2. Alonso

    yo entiendo lo mismo Francis.

  3. Leandro Gado

    No creo.

    La forma que tenemos de tratar información es con unos y ceros, y esa estructura de dos memristores no puede almacenar dígitos binarios (hasta donde yo sé, acerca de los memristores). Digamos que esa estructura es “analógica”, en lugar de “digital” (igual que nuestro cerebro, eso sí), lo que hace que el tratamiento de la información se nos escape.

    La verdad, no tengo clara la aplicación de esto, pero no deja de ser un avance para el conocimiento de estos nuevos dispositivos, que pueden ser un boom.

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