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Chip memristor reduce el modelado cerebral a menos de 10 ms
Un equipo liderado por la Universidad de Pekín afirma que su chip memristor puede igualar la velocidad de procesamiento del cerebro, con hasta 478.18× de aceleración en la reconstrucción cortical fren
Imagen: TechXplore
Un equipo liderado por la Universidad de Pekín afirma haber construido el primer chip del mundo que iguala la velocidad de funcionamiento del cerebro humano, reduciendo el procesamiento de sistemas dinámicos neuronales a menos de 10 milisegundos. El trabajo, publicado en Science como «Un sistema dinámico neuronal por debajo de 10 milisegundos basado en memristores de cambio de fase», fue dirigido por el profesor Yang Yuchao con investigadores del Instituto de Microsistemas y Tecnología de la Información de Shanghái, Academia China de Ciencias.
Los sistemas dinámicos neuronales combinan redes neuronales con ecuaciones matemáticas que describen cómo evolucionan los sistemas complejos en el tiempo. Se utilizan en el modelado físico, la imagen médica y la reconstrucción cerebral 3D, pero son computacionalmente costosos porque requieren cálculos repetidos, comprobaciones de error y ajustes en cada paso de cálculo. En el hardware convencional, las transferencias constantes de datos entre la memoria y los procesadores añaden más retrasos y costes energéticos.
El nuevo chip aborda ese cuello de botella realizando operaciones clave directamente en la memoria. Fabricado en un proceso de 40 nm, su cálculo en memoria y las matrices de deriva de conductancia ocupan 0.28 milímetros cuadrados. Funciona a 50 MHz y emplea nueve etapas de pipeline por cada paso de integración.
Según los investigadores, el hardware ofrece:
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- 3.82×–36.27× más rápidas en cálculos de dinámica neuronal que los ASICs de última generación
- 11.75×–24.73× menor consumo de energía que esos ASICs
- Hasta 478.18× más rápido en rendimiento de reconstrucción de la superficie cortical que una GPU NVIDIA A100
En las pruebas, el equipo usó el chip para reconstruir las superficies de materia blanca y materia gris del cerebro y generar mallas de superficie basadas en variedades 3D en tiempo real. El sistema produjo superficies corticales suaves, cerradas y topológicamente consistentes, preservando los pliegues cerebrales complejos, y obtuvo buenos resultados en las mediciones de distancia superficial simétrica media y distancia de Hausdorff.
Los investigadores afirman que el chip podría ayudar a trasladar el modelado cerebral avanzado de flujos de trabajo lentos y fuera de línea a operaciones a escala de milisegundos, con posibles usos en interfaces cerebro–computadora, gemelos digitales cerebrales, navegación quirúrgica en tiempo real, reconstrucción de la superficie cerebral e investigación sobre el Alzheimer y el Parkinson.
El artículo está firmado por Lei Cai et al. y tiene el DOI 10.1126/science.aee6277.
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vía TechXplore
