Un avance de la Universidad de Massachusetts Amherst podría revolucionar la computación biológica y la conexión entre máquinas y el cuerpo humano
Ingenieros de la Universidad de Massachusetts Amherst desarrollaron neuronas artificiales de bajo voltaje capaces de imitar casi a la perfección la actividad eléctrica de las neuronas naturales. El hallazgo, publicado en la revista Nature Communications, marca un paso decisivo hacia la creación de computadoras biológicas y dispositivos que se integren directamente con tejidos humanos.
El equipo utilizó nanocables de proteína cultivados a partir de bacterias capaces de generar electricidad, una innovación que permite que las neuronas artificiales funcionen con solo 0.1 voltios, prácticamente el mismo nivel eléctrico que las neuronas del cuerpo humano.
“Nuestro cerebro procesa una enorme cantidad de datos, pero su consumo de energía es muy bajo, especialmente si se compara con el de los modelos de inteligencia artificial”, explicó Shuai Fu, estudiante de posgrado en ingeniería eléctrica e informática y autor principal del estudio.
Mientras el cerebro humano opera con apenas 20 vatios para realizar tareas complejas, un modelo de lenguaje de gran tamaño puede requerir más de un megavatio. Reducir el voltaje y el consumo energético de las neuronas artificiales ha sido uno de los grandes retos de la ingeniería neuromórfica.
“Las versiones anteriores de neuronas artificiales usaban 10 veces más voltaje y 100 veces más energía que las nuestras”, añadió Jun Yao, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática y coautor de la investigación.
Computadoras que “hablan” con el cuerpo
El avance no solo representa un salto tecnológico, sino también una nueva forma de comunicación entre máquinas y sistemas biológicos. Según los investigadores, los dispositivos construidos con estas neuronas podrían conectarse directamente al cuerpo humano, eliminando la necesidad de amplificadores eléctricos que consumen más energía y complican los circuitos.
“Hoy tenemos sensores portátiles que captan señales del cuerpo, pero necesitan amplificadores para que las computadoras puedan procesarlas”, explicó Yao. “Con nuestras neuronas de bajo voltaje, ese paso podría eliminarse, logrando sistemas más eficientes y naturales”.
El secreto del desarrollo está en los nanocables de proteína de la bacteria Geobacter sulfurreducens, conocida por su capacidad para generar electricidad. Este material ya se ha utilizado en otras aplicaciones, como biopelículas que obtienen energía del sudor, “narices electrónicas” que detectan enfermedades o dispositivos que producen energía del aire.
La investigación fue financiada por la Oficina de Investigación del Ejército de Estados Unidos, la Fundación Nacional de Ciencia (NSF), los Institutos Nacionales de Salud (NIH) y la Fundación Alfred P. Sloan.
