Ingenieros de la Universidad de Massachusetts Amherst han logrado un avance crucial en el campo de la computación bioinspirada al crear una neurona artificial cuya actividad eléctrica es casi idéntica a la de las neuronas naturales. Este logro, detallado en la revista Nature Communications, se basa en el uso de nanocables de proteína derivados de la bacteria Geobacter sulfurreducens, conocida por su capacidad para generar electricidad, y podría dar paso a computadoras mucho más eficientes y directamente compatibles con los tejidos biológicos humanos.
La motivación clave de este desarrollo radica en la abrumadora eficiencia eléctrica del cerebro humano. El estudiante de posgrado y autor principal, Shuai Fu, destacó la disparidad: mientras el cerebro consume solo unos 20 vatios para procesar una inmensa cantidad de datos, un modelo de lenguaje grande, como ChatGPT, puede requerir más de un megavatio. El cuerpo humano es, de hecho, más de 100 veces más eficiente eléctricamente que una computadora tradicional.
El principal obstáculo superado por los ingenieros fue reducir el voltaje de las neuronas artificiales a niveles biológicos. Según el profesor Jun Yao, coautor del estudio, las versiones anteriores de neuronas artificiales utilizaban diez veces más voltaje y cien veces más energía que el nuevo dispositivo. La innovación radica en que esta neurona artificial opera con tan solo 0,1 voltios, una cifra que se equipara al voltaje de las neuronas en el cuerpo humano, un hito que no se había alcanzado con anterioridad.
Este bajo consumo abre un camino prometedor hacia la integración directa entre la tecnología y la biología. Los dispositivos fabricados con estas neuronas de bajo voltaje podrían comunicarse directamente con el cuerpo humano sin requerir amplificadores eléctricos, los cuales consumen más energía y aumentan la complejidad de los circuitos. El profesor Yao explicó que los sensores electrónicos portátiles actuales son «toscos e ineficientes» porque necesitan amplificar las señales biológicas para que la computadora las procese. Los nuevos sensores eliminarían esta necesidad, reduciendo drásticamente el consumo de energía y la complejidad.
El material fundamental detrás de este avance es el nanocable proteico de la bacteria Geobacter sulfurreducens, una cepa que ya ha sido utilizada por la Universidad de Massachusetts Amherst para crear otros dispositivos innovadores, como biopelículas alimentadas por el sudor, «narices electrónicas» para detectar enfermedades y generadores de energía extraída del aire. La investigación fue financiada por múltiples entidades, incluyendo la Oficina de Investigación del Ejército de EE. UU., la Fundación Nacional de Ciencia (NSF) y los Institutos Nacionales de Salud (NIH). (NP-Gemini-DW- Erick Elola con información de Nature Communications, la Universidad de Massachusetts Amherst y Science Alert.)
