Ingeniería neuromórfica: imitando al cerebro

¿Alguna vez has analizado las operaciones que ejecutas al cruzar la calle? Primero buscas el paso de peatones más cercano y te aproximas a él, luego observas a izquierda y derecha para comprobar si se acerca algún vehículo. Entonces, calculas si te dará tiempo a pasar (en función de la velocidad a la que se aproximen, la distancia a la que se encuentren, tu velocidad y la longitud del cruce), y finalmente caminas hasta la acera opuesta.

Aunque la mayoría de las personas cruza la calle varias veces al día sin ningún esfuerzo aparente, estas simples operaciones requerirían una complejidad computacional inasumible para un sistema artificial. Sin embargo, los sistemas neuromórficos tratan de imitar el sistema de procesamiento del cerebro para poder llevar a cabo de forma eficiente actividades complejas que implican percepción, control motor e integración multisensorial a alta velocidad y con bajo consumo.

El concepto de ingeniería neuromórfica fue propuesto por Carver Mead a principios de los 80 en el Instituto Tecnológico de California (Caltech, Estados Unidos) como un modo de usar circuitos analógicos para imitar las arquitecturas biológicas del sistema nervioso. A lo largo de las últimas décadas, diferentes grupos de investigación han desarrollado la ingeniería neuromórfica en un ámbito ampliamente multidisciplinar que engloba conceptos de biología, matemáticas, física, informática e ingeniería electrónica con el fin de diseñar sistemas neuronales artificiales, con aplicaciones tan diversas como prótesis de retina para invidentes, implantes cocleares para personas con deficiencias auditivas, o sistemas robóticos de conducción automática.

Actualmente, el proyecto 'Human Brain Project', dirigido por la Escuela Politécnica Federal de Lausanne (Suiza) y financiado por la Comisión Europea, implica a cientos de investigadores de 26 países, entre los que se encuentra España, con el fin de simular de forma detallada el comportamiento del cerebro humano en supercomputadores para comprender su funcionamiento y, entre muchos otros objetivos ambiciosos, usar este conocimiento para desarrollar computadores neuromórficos. En el Instituto de Microelectrónica de Sevilla, participamos en este proyecto desarrollando nuevos sistemas de visión neuromórfica.

El grupo Neuromórfico del Instituto de Microelectrónica de Sevilla ha estado implementando sistemas electrónicos bio-inspirados desde 1992, con una amplia experiencia en distintos tipos de circuitos, como categorizadores neuronales, retinas de silicio, chips de convolución, y en general sistemas de sensado y procesamiento de visión utilizando microchips neuromórficos.

¿Alguna vez has analizado las operaciones que ejecutas al cruzar la calle? Primero buscas el paso de peatones más cercano y te aproximas a él, luego observas a izquierda y derecha para comprobar si se acerca algún vehículo. Entonces, calculas si te dará tiempo a pasar (en función de la velocidad a la que se aproximen, la distancia a la que se encuentren, tu velocidad y la longitud del cruce), y finalmente caminas hasta la acera opuesta.

Aunque la mayoría de las personas cruza la calle varias veces al día sin ningún esfuerzo aparente, estas simples operaciones requerirían una complejidad computacional inasumible para un sistema artificial. Sin embargo, los sistemas neuromórficos tratan de imitar el sistema de procesamiento del cerebro para poder llevar a cabo de forma eficiente actividades complejas que implican percepción, control motor e integración multisensorial a alta velocidad y con bajo consumo.