Los ordenadores actuales enfrentan un problema de escala que los ingenieros no pueden resolver con los métodos tradicionales. A la par, el consumo energético de los centros de datos crece sin control mientras la demanda de procesamiento alcanza niveles astronómicos. Ante este panorama, un equipo de la Universidad Northwestern decidió buscar la respuesta en la naturaleza.
La solución se encuentra en el órgano más complejo del cuerpo humano: el cerebro. Este órgano funciona con una eficiencia que ningún dispositivo electrónico logra replicar. Unos pocos watts de potencia bastan para realizar operaciones que requerirían megavatios en un sistema convencional.
Los expertos llevan décadas en su intento de descifrar este secreto biológico sin éxito. Ahora, un nuevo enfoque basado en dispositivos flexibles podría cambiar las reglas del juego.
El equipo logró un hito que muchos consideraban inalcanzable. Sus dispositivos impresos consiguieron activar células de tejido cerebral de ratón con señales eléctricas sintéticas. Los impulsos artificiales desencadenaron respuestas idénticas a las que producirían las células biológicas en condiciones naturales.
La revista Nature Nanotechnology publicó estos resultados al destacar su relevancia para el campo de la neuroingeniería, ya que los experimentos demostraron que los circuitos neuronales reconocieron los estímulos externos como propios. Este nivel de integración entre lo artificial y lo biológico no tenía precedentes.
Las pruebas realizadas en cortes de cerebelo de ratón confirmaron la biocompatibilidad del sistema. Los picos de voltaje generados por el dispositivo coincidieron en duración y sincronización con los parámetros biológicos naturales.
Tecnología de impresión
Los dispositivos no emiten impulsos simples y puntuales. La innovación consiste en generar patrones de señalización complejos que imitan la diversidad de comunicación natural, mientras el sistema produce picos individuales, descargas continuas y ráfagas que replican el comportamiento real de las células.
Esta capacidad permite que cada unidad codifique más información y realice funciones más sofisticadas. La fabricación recurre a una impresora de chorro de aerosol que deposita capas de materiales sobre un sustrato polimérico flexible.
Para ello, las tintas electrónicas combinan láminas a nanoescala de disulfuro de molibdeno, un material semiconductor, con grafeno que funciona como conductor eléctrico. El resultado es un sistema de bajo coste y alta adaptabilidad.
Expertos señalan que la comunicación directa con el sistema nervioso abre posibilidades terapéuticas hasta ahora limitadas y que estos dispositivos electrónicos capaces de interactuar con células cerebrales podrían servir como implantes para restaurar la audición, la visión o el movimiento.
Por su parte, las interfaces cerebro-máquina se beneficiarían de esta tecnología para crear conexiones más fluidas entre el pensamiento y la acción. Los pacientes con lesiones medulares o enfermedades neurodegenerativas podrían recuperar funciones mediante neuroprótesis avanzadas.
Este desarrollo representa un paso hacia la creación de dispositivos electrónicos que se integren armoniosamente con el sistema nervioso, dado que la capacidad de generar señales eléctricas indistinguibles de las naturales permite un nivel de biocompatibilidad sin precedentes.
Computación inspirada en el cerebro
La investigación busca sentar las bases para sistemas informáticos radicalmente diferentes a los actuales. El modelo de von Neumann, con su separación entre procesador y memoria, representa un cuello de botella que la evolución biológica resolvió de otra manera.
Las células neuronales combinan almacenamiento y procesamiento en la misma unidad funcional. Los dispositivos impresos intentan emular esta propiedad mediante materiales blandos e imprimibles que imitan la estructura del cerebro.
Además, la reducción de componentes necesarios para tareas computacionales avanzadas mejoraría la eficiencia de manera drástica y la informática neuromórfica podría resolver problemas que las máquinas actuales no pueden abordar debido a limitaciones energéticas.
Con información de VTV
