Hoy día es casi conocimiento común que el poder de computación se duplica cada 18 meses o menos, lo que indice que a ese ritmo tendremos el suficiente poder de computación bruta como para poder replicar el poder de procesamiento del cerebro humano.

Sin embargo, uno de los obstáculos aun a vencer es el del gran consumo energético que conllevan las últimas generaciones de procesadores en relación al cerebro humano, el cual se desempeña bastante bien con apenas 20 Vatios de energía, es decir, el equivalente al consumo de dos bombillas de 10W de bajo consumo.

Para que tengan una idea, según cálculos a groso modo, con la tecnología actual se necesitaría entre 10 y 20 Mega Vatios (MW) de energía para simular un cerebro humano, es decir, entre medio y un millón de veces mas energía que la que consume el cerebro promedio.

Esto se debe a que las computadoras digitales de hoy día funcionan interpretando datos analógicos en un mundo conceptualmente binario, en donde solo existen ceros (0) y unos (1), pero para lograr esto se necesitan voltajes extremadamente altos de modo que se pueda discernir fácilmente la diferencia entre un 0 y un 1 en base a muy poco (o cero) voltaje, y un muy alto voltaje. De no ser así (es decir, de ser la diferencia sutil entre el voltaje de un cero y un uno), sería fácil cometer errores de interpretación que dañarían todos los cálculos digitales.

Pero, hay una posible solución en el horizonte, siendo creada por Kwabena Boahen (original de Gana) de Stanford University en los EEUU, basado en trabajos de hace tres décadas atrás de Simon Laughlin.

Su idea se basa en un hecho que la gente común por lo general no sabe, pero que es de conocimiento de todo neurocientífico y científico en computación: El cerebro humano, aun con todas sus virtudes, es extremadamente ineficiente. Tan ineficiente es, que las últimas mediciones indican que las neuronas típicas en promedio no funcionan entre el 30 y 90% de las veces.

Esta ineficiencia se debe obviamente a que el cerebro humano no fue diseñado de una sola vez, sino que es el producto actual de millones de años de evolución, tiempo por el cual tuvo que ir adaptándose a todo tipo de cambios, experimentos buenos y malos, y un sin fin de adaptaciones. Es decir, el cerebro humano es equivalente a tomar una PC de los años 1980s, y empezar a modificarla poco a poco para que funcione como una PC moderna, pero sin dejar atrás las piezas originales, y adaptando piezas y circuitos cada año. Nada elegante, pero funciona...

Sin embargo, existe una tremenda ventaja de esa ineficiencia computacional: Esto ha conducido a un excelente modelo en el área de ahorro energético. Obviamente durante los millones de años de evolución, el cerebro debió adaptarse a un organismo de bajas calorías, lo que significó hacer sacrificios por un lado, pero excelentes adaptaciones por el otro. Al final lo que se puso en la balanza fueron dos cosas: Eficiencia energética, y Eficiencia computacional, y obviamente la balanza se desvió hacia eficiencia energética.

Lo que Boahen está haciendo ahora es diseñando circuitos que no son 100% confiables, y que al igual que el cerebro permiten fallos en su ejecución (o "ruido" desde el punto de vista de ingeniería), de modo que mucho menos esfuerzo (que se traduce a consume energético) sea necesario para hacer computación. Ha llamado su diseño el Neurogrid, y ya tiene un prototipo funcionando...

Desde el punto de vista técnico, lo que Boahen propone es retomar varios de los conceptos de las primeras computadoras analógicas y combinarlas con varios de los avances en computación digital de los últimos 50 años, para obtener lo mejor de ambos mundos, obteniendo un balance entre computación, energía, y ruido.

En un chip Neurogrid, los circuitos funcionan mal inclusive el 10% de las veces, pero sin embargo consumen entre 500 y 10,000 veces menos energía que chips digitales equivalentes.

En un caso extremo, un solo chip Neurogrid es equivalente a la supercomputadora Blue Gene de IBM simulando la misma cantidad de neuronas y sinapsis, pero consumiendo 1 millón de veces menos energía, lo que de paso debe darles una idea de lo que significa la frase "el incremento exponencial de la tecnología".

Este campo de investigación en su estado moderno es llamado Ingeniería Neuromórfica y fue creado por Carver Mead, y uno de los primeros frutos fue un chip de Boahen con el equivalente a 45,000 neuronas hasta el año pasado, pero este año ya Boahen está construyendo un modelo con 1 millón de neuronas, y para el 2011 tendrá un modelo con 64 millones, lo suficiente como para emular el cerebro de un ratón.

Algo importante es que esta tecnología tiene implicaciones prácticas no solo en emular cerebros, sino que además en electrónica en general. Por ejemplo, un chip con esta tecnología fue anunciado en Junio de este año (para salir al mercado el próximo año) que permite algo que para muchos es un milagro: Sintoniza todas las frecuencias posibles de manera simultanea entre un rango de frecuencias, de tal manera que uno solo de estos chips de manera simultánea puede servir en un dispositivo portátil para procesar señales celulres, de WiFi, de Bluetooth, de radio AM/FM, de TV, y un sin fin de señales mas, y todo consumiendo centenares de veces menos energía que chips tradicionales.

Otros experimentos ya en camino planean recrear de una manera muchísimo mas eficiente oídos artificiales (por medio de un implante coclear), así como el desarrollo de retinas artificiales para permitir que ciegos recuperen su visión.

Opinión: Creo que este es el futuro de circuitos para emular la mente humana: Circuitos que toman en consideración el ruido caótico e incertidumbre intrínseco del cerebro humano (y que para muchos es lo que nos da creatividad y el no-determinismo), y lo casan a los grandes avances digitales de las últimas décadas.

Con estos avances sería posible tener no solo cerebros artificiales equivalentes a los de seres humanos en un futuro no lejano, sino que además poder interconectarlos con circuitos puramente digitales (o cuánticos u ópticos) para darnos capacidades super-humanas, como por ejemplo el poder hacer grandes cálculos computaciones en nuestras mentes en microsegundos, o tener información GPS de nuestra localización en nuestras mentes, o comunicarnos de manera "telepática" con otros por medio de chips de radios avanzados.

No duden que esta es una de las grandes noticias del año...

Página oficial del chip Neurogrid

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autor: josé elías