Unos científicos han ideado una nueva tecnología que podría utilizarse para desarrollar dispositivos electrónicos inteligentes y adaptativos de nueva generación, capaces de realizar múltiples funciones simultáneamente (como el procesamiento de datos y el almacenamiento de información), todo ello en un único dispositivo muy compacto y de gran eficiencia energética.
Esta tecnología abre nuevas posibilidades para aplicaciones de computación in situ (procesamiento de los datos en el mismo punto en que se almacenan o se recolectan) y con bajo consumo energético; sistemas interactivos de monitorización médica y ambiental; y microrrobots más inteligentes de lo que sería posible con las arquitecturas convencionales de los ordenadores.
La innovación es obra de un equipo integrado, entre otros, por Peter F. Satterthwaite y Farnaz Niroui, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos.
La clave de esta nueva clase de hardware para computación es aprovechar la conducta mecánica sin precedentes de unos polímeros blandos a escala nanométrica. Este comportamiento incluye reacciones mecánicas específicas que dependen de cómo cambia una estructura al aplicársele una fuerza.
Representación de los dispositivos mecánicos nanométricos creados por el equipo. Estos dispositivos, diseñados para que su conducta sea idéntica a la de las neuronas en algunos aspectos, pueden ejecutar tareas de computación con una extraordinaria eficiencia energética. (Ilustración: Emily Theobald / MIT. CC BY-NC-ND 3.0)
Aprovechando las singulares propiedades mecánicas de estos polímeros, Satterthwaite y sus colegas crearon diminutos dispositivos mecánicos que utilizan movimientos reconfigurables para almacenar y procesar información de un modo que emula el comportamiento de las neuronas en el cerebro.
Dado que las funciones informáticas clave están integradas en las propiedades intrínsecas del material polimérico blando, se reduce al mínimo el número de componentes necesarios para realizar dichas funciones, lo que permite contar con una plataforma compacta y versátil para el procesamiento de información.
Los sistemas biológicos pueden aprovechar cambios físicos, como el movimiento o la deformación, para procesar información de manera eficiente y sin necesidad de recurrir a un controlador central.
Por ejemplo, el pulpo posee un sistema nervioso altamente distribuido, con cerca de dos tercios de sus neuronas repartidas por sus tentáculos. Esto le permite percibir y procesar información de su entorno a nivel local y generar reacciones sin tener que recurrir al cerebro central.
Por ejemplo, un pulpo puede modificar mecánicamente las células de color de su piel, lo que le permite llevar a cabo un proceso de camuflaje rápido y adaptado al contexto.
Se puede considerar al pulpo que dispone de capacidades de cálculo, memoria, detección y planificación de conducta distribuidas por todo su cuerpo.
Inspirados por esta peculiaridad de los pulpos, los investigadores buscaron desarrollar una plataforma capaz de realizar cálculos mediante transformaciones mecánicas a nanoescala. En la computación mecánica, los cálculos se llevan a cabo a través de transformaciones físicas como el movimiento y la compresión.
Si bien ya se habían desarrollado plataformas de computación mecánica bioinspiradas a micro y macroescala, los investigadores del MIT lograron reducir su dispositivo a la nanoescala. A esta escala, incluso transformaciones mecánicas minúsculas pueden provocar cambios drásticos en las propiedades del material. Esto permite realizar cálculos complejos en una plataforma energéticamente eficiente.
Satterthwaite, Niroui y sus colegas exponen los detalles técnicos de su nuevo y revolucionario hardware de computación en la revista académica Science Advances, bajo el título “Viscoelastic nanomechanical devices for neuromorphic information processing”.
