LIBERTAD, CIUDAD DE MÉXICO.,10-JUNIO-2016.- Los procesadores de varios núcleos ofrecen al usuario
mayor velocidad en sus equipos de cómputo, pero a decir de César
Torres Huitzil, especialista del Cinvestav Tamaulipas, no son garantía de
mejores desempeños a futuro, ya que mientras más núcleos utilicen mayor
necesidad de disipación de calor requiere, lo que se traduce en una limitante
de espacio para los nuevos dispositivos.
El investigador señaló que al tomar ventaja de la reducción de las dimensiones
de los transistores e incrementar el número de núcleos, tanto diseñadores como
fabricantes de sistemas de cómputo se han encontrado actualmente con límites
físicos en su construcción (escalabilidad, disipación de calor, variaciones en
el proceso, entre otros aspectos).
Para el científico experto en sistemas computacionales bioinspirados, esta
limitante ha motivado investigación orientada a imitar la forma en que los
sistemas biológicos procesan información para dar paso a una nueva generación
de procesadores. Un área de investigación particular en la que trabaja
actualmente en el Cinvestav Tamaulipas, es el diseño de neuroprocesadores,
basado en modelos simplificados de funcionamiento y organización neuronal en el
cerebro en tareas de percepción visual, así como locomoción.
El investigador especificó que se busca crear una nueva generación de procesadores, alternativos y/o complementarios, a los que conocemos en la actualidad, diseñando circuitos digitales que aproximen el funcionamiento de una neurona biológica y explorando esquemas de interconexión para formar redes neuronales en un chip mediante comunicación basada en eventos, la cual es potencialmente eficiente en consumo de energía, dado que sólo se trasmite o se procesa cuando exista algún evento.
El investigador especificó que se busca crear una nueva generación de procesadores, alternativos y/o complementarios, a los que conocemos en la actualidad, diseñando circuitos digitales que aproximen el funcionamiento de una neurona biológica y explorando esquemas de interconexión para formar redes neuronales en un chip mediante comunicación basada en eventos, la cual es potencialmente eficiente en consumo de energía, dado que sólo se trasmite o se procesa cuando exista algún evento.
"Utilizamos dispositivos FPGA, que son chips programables con métodos de
diseño que permiten el desarrollo rápido de prototipos y exploración de
arquitecturas de estos neuroprocesadores. Se crean modelos de descripción en
hardware (conceptualmente equivalentes a un programa) que después son
sintetizados e implementados en FPGAs con la ayuda de herramientas asistidas
por computadora en un flujo de diseño ágil", explicó.
El reto de los investigadores es generar modelos
biológicamente realistas de una neurona, esquemas de interconexión densos y
flexibles, para crear neuroprocesadores capaces de procesar en tiempo real
información no estructurada y con bajo consumo de energía.
"Siguiendo los principios biológicos, una neurona
en el cerebro se conecta aproximadamente con otras 10 mil neuronas, eso
replicado a nivel hardware necesitaría kilómetros de cables para implementar
redes de mediana complejidad en un pequeño chip.
Más aún, el consumo de energía de las computadoras
actuales para obtener un buen desempeño en el procesamiento inteligente de la
información (percepción visual, procesamiento del lenguaje natural), es de
varios ordenes de magnitud mayor a la del cerebro".
Los llamados sistemas neuromórficos, y en particular
los neuroprocesadores, no prevén ser los reemplazos de los actuales
procesadores de varios núcleos, sino un complemento importante para el
desarrollo de computadoras híbridas de próxima generación, que están siendo
explorados por centros de investigación y fabricantes de procesadores tales
como IBM, Qualcomm e Intel.
"A pesar de que los neuroprocesadores actuales
son simplificados y no capturan la extrema complejidad del procesamiento
neuronal biológico, se espera que en las próximas generaciones de éstos
proporcionen niveles de desempeño y funcionalidad adecuados para ser aplicados
en escenarios de computación embebida y que permitan emular capacidades cognitivas",
apuntó Torres Huitzil.
Si bien esta investigación tiene aplicaciones
informáticas y tecnológicas probadas en pequeños robots, el investigador del
Cinvestav considera que su investigación pertenece a la llamada ciencia básica,
debido a que plantea no sólo una alternativa para dotar de inteligencia a las
computadoras mediante la imitación de la biología, sino que formula un marco
computacional alternativo para el diseño de computadoras de propósito general,
masivamente paralelas, escalables, eficientes energéticamente, y tolerantes a
fallas.
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