El Proyecto ADOPD en el que participa el IFISC (CSIC-UIB) pretende contribuir al avance de los sistemas de inteligencia artificial desarrollando unidades de computación ultrarrápidas basadas en el tratamiento de señales neuronales

El IFISC (CSIC-UIB) participa en un ambicioso proyecto europeo de tecnologías futuras y emergentes

  • El Proyecto ADOPD pretende contribuir al avance de los sistemas de inteligencia artificial desarrollando unidades de computación ultrarrápidas basadas en el tratamiento de señales neuronales.

El Instituto de Física Interdisciplinar y Sistemas Complejos – IFISC (CSIC-UIB) participa en el Proyecto ADOPD (Adaptative Optical Dendrites) financiado por la Comisión Europea, con el objetivo de innovar en sistemas de inteligencia artificial desarrollando unidades de computación ultrarrápidas que imitan el procesamiento de información que realizan las neuronas. Este proyecto está coordinado por la Georg-August-Universität Göttingen y cuenta con la participación académica del IFISC (CSIC-UIB) y la Technische Universitaet Graz (Austria), y la compañía Leoni Fiber Optic GMBH (Alemania). El IFISC coordina, además, la participación de la Yale University (Estados Unidos) en el Proyecto. Con una duración de 3 años y un presupuesto de 2.879.375 €, de los cuales 955.250 € corresponden al IFISC, se enmarca dentro del programa altamente competitivo Tecnologías Futuras y Emergentes (FET), cuyo objetivo es “apoyar las etapas iniciales de la investigación e innovación de la ciencia y la tecnología en torno a nuevas ideas orientadas a tecnologías futuras radicalmente nuevas”.

Dado que los usuarios finales exigen el tratamiento cada vez más rápido de cantidades exponencialmente mayores de información para aplicaciones como los teléfonos móviles, los juegos o los coches autónomos, los científicos del Proyecto ADOPD se han propuesto mejorar la eficacia energética a partir de una computación óptica inspirada en el procesamiento de información que realizan las neuronas en sus árboles dendríticos. Las dendritas de las neuronas son una parte esencial para la transmisión de información en el cerebro. Según los investigadores, “forman una estructura parecida a un árbol con muchas ramas dedicada, en gran medida, a recibir señales entrantes de otras neuronas y procesarlas. De hecho, algunas estimaciones sugieren que aproximadamente el 75 % de la superficie dendrítica participa en la transmisión sináptica o la recepción de una señal procedente de otras neuronas. El tratamiento de las señales neuronales en sí presenta características lineares y no lineares, análogas y umbral, además de ser complejo y eficaz. Algunos modelos han examinado las capacidades de dicha computación dendrítica”.

Ahora, los científicos pretenden aprovechar estos conceptos para desarrollar unidades de computación ultrarrápidas basadas en tecnologías de fibra óptica y láseres de semiconductores. De esta forma, ADOPD combina dos campos aparentemente muy distantes, como son la neurociencia y la fotónica, para desarrollar sistemas computacionales con capacidades avanzadas en comparación con las redes neuronales artificiales convencionales, aprovechando las ventajas que las implementaciones fotónicas neuro-inspiradas ofrecen: una alta velocidad de procesamiento (cientos de Gbits/s) y un consumo energético muy bajo (milésimas de Vatios). Esto supone una base para la computación neuromórfica—rama del conocimiento que busca replicar el funcionamiento del sistema nervioso humano, con el fin de resolver problemas complejos en tiempo real y con una mayor eficiencia energética— de siguiente generación, con una reducción considerable del consumo energético con respecto a los ordenadores tradicionales.

Para su puesta en marcha y desarrollo, se plantea una estrecha colaboración entre dos aproximaciones al problema: una investigación fundamental que combina aspectos teóricos, coordinados por los investigadores Claudio Mirasso y Miguel C. Soriano, del IFISC; y experimentales, coordinados por los investigadores Ingo Fischer y Apostolos Argyris, del IFISC, y la Profesora Hui Cao, de la Yale University; y la implementación de dispositivos fotónicos neuro-inspirados capaces de realizar tareas específicas de forma ultra rápida y eficiente.

“Las nuevas unidades computacionales basadas en sistemas de fibra óptica inspiradas por las dendritas representan un hardware informático novedoso y de vanguardia para la computación paralela rápida y de bajo consumo, con el potencial de ayudar a abordar las crecientes demandas de computación”, apuntan los científicos.

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