Los científicos están siguiendo las ideas de la naturaleza en el desarrollo de microprocesadores iónicos, que pueden resultar particularmente eficientes desde el punto de vista energético en comparación con los procesadores de semiconductores tradicionales.
Como se informó en la revista Advanced Materials, un equipo de investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) John A. Paulson de Harvard, en colaboración con la startup de biotecnología DNA Script, ha desarrollado un circuito iónico que consta de cientos de transistores iónicos. Incluso realizaron el proceso básico de computación de red neuronal en él: Wetware se está volviendo cada vez menos una palabra de moda en la ciencia ficción.
El desarrollo de los procesadores de iones tiene como objetivo utilizar la experiencia de los sistemas de procesamiento de información biológica, en particular, el cerebro, para crear procesadores que utilicen la electroquímica en lugar de la electricidad para realizar los cálculos. La investigación muestra que los procesadores de iones son una tecnología probable que se desarrollará y escalará en el futuro, donde sus diseños de eficiencia energética pueden ser valiosos para ciertos escenarios de implementación.
Todavía es pronto para esta tecnología, ya que los científicos acaban de ensamblar la primera placa que en realidad contenía cientos de transistores de iones; hasta ahora, solo se han demostrado transistores de iones individuales. Por lo tanto, la investigación allana el camino para la creación de procesadores que funcionarán con cientos, miles o incluso millones de transistores de iones en tándem.
El circuito de iones de los investigadores se creó multiplicando el número de transistores de iones individuales que pueden funcionar juntos. El diseño del transistor de iones consta de una solución acuosa de moléculas de quinona conectadas por dos electrodos de anillo concéntricos (azul y rojo) a un tercer electrodo de disco central (amarillo), formando esencialmente un diseño de transistor similar a una manzana.
Al pasar voltaje a través del transistor, dos electrodos de anillo concéntrico pueden cambiar localmente el nivel de pH del agua, aumentando o disminuyendo la cantidad de iones de hidrógeno presentes en ella. Este cambio, un logro en electroquímica, permite que la corriente de iones del transistor se use como un interruptor de encendido y apagado, conocido como puerta, en los transistores de los que estamos acostumbrados a escuchar. Este control de la corriente de iones a través de cambios en el pH del transistor desbloquea la capacidad de los transistores para procesar información binaria.
Los científicos personalizaron aún más el diseño del microprocesador colocando estos transistores analógicos (capaces de representar 0 o 1) en una matriz de 16×16. Esto permitió que el procesador Ion realizara tareas de multiplicación de matriz, acercándolo a las capacidades de una red neuronal y aumentando su valor para escenarios de procesamiento de datos de inteligencia artificial (IA) que pueden requerir requisitos muy específicos de equilibrio de potencia/rendimiento.
La compensación es que son más lentos, pero en comparación con la luz, todo está bien. Los investigadores ahora esperan continuar desarrollando sus procesadores de iones, permitiéndoles usar más reacciones electroquímicas, como aumentar los tipos de iones manipulados para procesar información. Los investigadores aún pueden programar funciones adicionales en estos sistemas.
Esto, combinado con el aumento en la cantidad de transistores disponibles, debería proporcionar ventajas de rendimiento, abriendo los procesadores de iones a una variedad más amplia de tareas y cálculos reales específicos o de propósito general.
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