Periódico Alma Máter

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Que las máquinas igualen la capacidad de pensamiento del prodigioso cerebro humano es un tema trillado de ciencia ficción. ¿Cómo sería convivir con sistemas que interactúen cual personas de carne y hueso en el trabajo, el parque o el centro comercial? Aunque escenas así seducen los sentidos y alborotan la imaginación, siguen siendo fantasía. Pero lo que sí es real es un novedoso campo de investigación que, entre sus muchas aplicaciones, puede contener el futuro de la inteligencia artificial: la nanofotónica.

Un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro, y la nanofotónica estudia la luz con tecnologías en esa escala. El físico Carlos Andrés Ríos Ocampo, egresado de la Universidad de Antioquia, trabaja con estructuras de entre 10 y 500 nanómetros en el Instituto Tecnológico de Massachusetts —MIT—.

El también doctor en Materiales Fotónicos de la Universidad de Oxford, en Reino Unido, estudia la interacción entre luz y materia para hacer computación neuromórfica con circuitos fotónicos, esto es, diseñar estructuras tecnológicas que utilizan los fotones —partículas de luz— para procesar información de manera similar al cerebro humano.

Nuestro cerebro, por mucho la mejor computadora que existe, almacena y procesa información en las neuronas a velocidades imperceptibles. Por ejemplo, en una conversación entre dos personas, cada una decodifica y asocia en su memoria las palabras que pronuncia la otra, y entonces les atribuye un sentido. Ambas se comunican sin reparar en la complejidad del proceso en sus cabezas.

Allí tiene un papel esencial la sinapsis neuronal, o comunicación química entre las neuronas, la cual es asumida por los científicos como un referente para hacer computación neuromórfica. Según Ríos, un modo de hacerlo es produciendo tecnología donde el elemento que almacena la información sea el mismo que luego la procese —como ocurre con las neuronas—, distinto a los computadores actuales que se tienen que obligar a «mover» la información de un lado a otro entre la memoria y el procesador, que están separados.

«Neuronas» de luz

¿Cómo funcionan estos sistemas de computación neuromórfica?, el físico responde: «Controlamos la luz para llevarla a cualquier lugar en un chip de silicio, usando un concepto muy parecido al del circuito eléctrico. Con un circuito eléctrico podemos llevar electricidad de un punto A hasta un punto B. En los circuitos fotónicos tenemos un chip al que escribimos unas líneas que llamamos guías de onda, para hacer lo mismo».

Los investigadores fijan en las guías de onda un material de cambio de fase de 10 nanómetros de grosor que, al interactuar con la luz, puede almacenar información en su estructura atómica. Este es el elemento clave en la computación neuromórfica, la «neurona» de ese entramado tecnológico que tiene a la luz como protagonista.

Los computadores actuales trabajan en serie, tarea tras tarea, pero la inteligencia artificial requiere más agilidad. Ocurre igual que con un deportista de alto rendimiento retirado, cuyo cuerpo desgastado no responde óptimamente a los reflejos. Con la nanofotónica se podría desarrollar un hardware que soporte los software más avanzados que existen hoy. Así se diseñarían equipos que distingan sonidos e imágenes en tiempo real, por ejemplo.

Durante su doctorado, Ríos Ocampo desarrolló la «neurona» de los futuros sistemas de inteligencia artificial. Lo que sigue es elaborar «la red neuronal» que, de funcionar, pasaría al ámbito ingenieril para escalarla hasta obtener un computador físico.

En efecto, la nanotecnología podría revolucionar la inteligencia artificial. Como la electrónica eventualmente alcanzará su límite —asegura Ríos— las ventajas en velocidad, procesamiento y transmisión de información con sistemas fotónicos serían notables. Así opina también el profesor Édgar Alberto Rueda, del Grupo Óptica y Fotónica de la Alma Máter, para quien estos son el futuro de la tecnología.

Nueva línea de investigación

Ríos Ocampo se graduó en 2010 como físico en la Universidad de Antioquia, donde recuerda sus inicios como «joven investigador» del Grupo de Óptica y Fotónica. «Estoy en el MIT en gran parte gracias al programa Jóvenes Investigadores, que es de lo mejor que tiene la Universidad junto al pregrado de Física». Para él, uno de sus grandes logros fue fundar una nueva línea de investigación que combina materiales de cambio de fase con fotónica integrada, logro que distintos investigadores, como Édgar Rueda, destacan por su alto valor.