Físico de la TU Kaiserslautern recibe una financiación de la UE por millones para la construcción de un cerebro artificial

Profesor titular Dr. Philipp Pirro de la TU Kaiserslautern. (Foto: TUK/view) / Profesor titular Dr. Philipp Pirro (Foto: TUK/view)

El cerebro, con sus aproximadamente 100 mil millones de células nerviosas, procesa estímulos sensoriales en fracciones de segundo. Estas células están estrechamente conectadas mediante sinapsis. La investigación toma como modelo el cerebro para desarrollar ordenadores neuromórficos. Sin embargo, las conexiones complejas necesarias para ello están limitadas por el hardware convencional. Cambiar esto es el objetivo de un nuevo proyecto: la transmisión de información mediante magnones, las partículas cuánticas de las ondas de espín. El profesor junior Dr. Philipp Pirro de la Universidad Técnica de Kaiserslautern será galardonado con una beca ERC Starting Grant dotada con 1,5 millones de euros por el Consejo Europeo de Investigación (ERC) durante cinco años.

El cerebro humano es sumamente complejo: la información se transmite a través de sinapsis entre las células nerviosas. La investigación ha tomado como ejemplo el cerebro para construir ordenadores especialmente eficientes, llamados ordenadores neuromórficos. Aquí también, las neuronas artificiales están altamente interconectadas mediante sinapsis artificiales. Con estos ordenadores, se espera acelerar significativamente el procesamiento de datos en el futuro, lo cual es importante, por ejemplo, para la conducción autónoma o el reconocimiento de patrones en bases de datos complejas.

Para que este sistema funcione sin problemas, la configuración técnica de la conexión sináptica es de vital importancia. "Son muy complejas, por lo que es difícil realizarlas con circuitos electrónicos convencionales", dice el profesor junior Dr. Philipp Pirro, que investiga en el área del magnetismo en la TUK.

El equipo del físico de Kaiserslautern trabaja para superar este problema. Para ello, se basa en ondas de espín, las excitaciones colectivas de los espines en un material magnético. El espín es el momento angular intrínseco de una partícula cuántica, como un electrón o un protón. Esto establece la base para fenómenos magnéticos.

Las ondas de espín son interesantes para su aplicación porque sus partículas cuánticas, los magnones, pueden transportar más información que los electrones y, al mismo tiempo, consumir significativamente menos energía.

En el proyecto financiado por el ERC, "CoSpiN – Redes espintrónicas coherentes para la computación neuromórfica", se utilizarán ondas de espín para facilitar la conexión y la transmisión de información. "El principio es similar a la comunicación de banda ancha, en la que la información se transmite mediante ondas de luz. Queremos trabajar con ondas de espín que puedan transportar información en diferentes frecuencias", explica Pirro. "Funcionan como sinapsis". Como neuronas artificiales, se emplearán nano-osciladores. Estos son generadores de vibraciones diminutos que emiten ondas de espín.

El objetivo es desarrollar componentes físicos para una red espintrónica novedosa a escala nanométrica. "Con esto, queremos sentar las bases para un cerebro artificial que sea lo más parecido posible al modelo natural", afirma el físico de Kaiserslautern. Con esta tecnología, en el futuro, se podrían crear ordenadores más rápidos y potentes.

Los trabajos se realizarán en el nuevo edificio de investigación LASE (Laboratorio de Ingeniería Avanzada de Espín) en el campus de la TUK. La investigación de Pirro está integrada en el área de perfil OPTIMAS (Óptica y Ciencia de Materiales), financiado por el estado, y en el área de investigación especial (SFB/TRR 173) "Spin+X – Spin en su entorno colectivo", financiada por la Fundación Alemana de Investigación (Deutsche Forschungsgemeinschaft).

Preguntas respondidas por:
Profesor junior Dr. Philipp Pirro
Departamento de Magnetismo / TU Kaiserslautern
Tel.: 0631 205 4092
Correo electrónico: ppirro[at]rhrk.uni-kl.de