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Hacia la creación de un sistema cibernético líquido

El proyecto COgITOR tiene como objetivo formular un nuevo concepto de sistema cibernético artificial que pretende reducir, si no anular completamente, la rigidez del sistema, una rigidez que es típica de la inmensa mayoría de las estructuras sólidas usadas en la computación convencional. La meta final de COgITOR, de hecho, es crear un sistema cibernético líquido inspirado en el mundo celular y adecuado para la exploración de entornos extremos en la Tierra o en otros mundos. Tendrá forma esférica, estará recubierto por una piel sensible, similar en funciones a una pantalla táctil y que permitirá la interacción del sistema con su entorno, y estará dotado de un sistema de generación de energía basado en gradientes térmicos del entorno.

COgITOR es un proyecto financiado por la Unión Europea dentro del programa de investigación Horizonte 2020, con un presupuesto de aproximadamente 3,5 millones de euros para los próximos 4 años. El proyecto ha sido concebido y es coordinado por Alessandro Chiolerio, del Instituto Italiano de Tecnología (IIT). Chiolerio acumuló experiencia en este tipo de proyectos cuando trabajó en el Instituto Max Planck de Física de Microestructuras en Alemania y en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en Estados Unidos.

Un sistema cibernético es, por definición, un sistema de reglas que rigen la interacción entre un ente individual y el entorno externo. Los investigadores de COgITOR tomarán como modelo una célula viva, es decir, un sistema cubierto por una membrana y lleno de una sustancia líquida y orgánulos que realizan funciones específicas, y con un núcleo en el centro. El sistema COgITOR estará compuesto por esferas concéntricas albergando disolventes enriquecidos con nanopartículas y con un chip de silicio en el centro.

Para fabricar la esfera, los investigadores planean desarrollar un polímero capaz de autorrepararse en caso de daño. En su interior se utilizarán nanopartículas ferroeléctricas, que serán capaces de responder a la presencia de un campo eléctrico mediante el uso de electrodos en la superficie interior de la esfera y se organizarán en formas coordinadas, como un cristal. Esta configuración podrá activarse o desactivarse conectando o desconectando el campo eléctrico. Esta capacidad será la base para codificar información.

“Tendremos que inventar un nuevo lenguaje de programación para nuestro sistema, algo que, en la jerga del sector, se conoce como computación no convencional. No podremos aplicar la lógica binaria, sino que tendremos que recurrir a una lógica holográfica radicalmente innovadora”, explica Chiolerio. “Nuestro objetivo para el prototipo es dotarlo primeramente con una capacidad de memoria reducida, el equivalente a un carácter (8 bits), pero el objetivo para el futuro es tener un sistema que ofrezca un mayor rendimiento que los sistemas tradicionales actuales”.

Inventan un dispositivo de memoria legible tanto de modo eléctrico como óptico

En un paso clave hacia una nueva generación de dispositivos de memoria con mayores prestaciones, unos científicos han utilizado perovskita para crear un dispositivo de memoria legible tanto por métodos eléctricos como ópticos.

El dispositivo, desarrollado por investigadores de la Universidad Pedagógica Nacional de Taiwán y la Universidad de Kyushu en Japón, solo necesita un único semiconductor, del tipo conocido como perovskita, para permitir esa asombrosa función dual.

Al integrar una célula electroquímica emisora de luz con una memoria de acceso aleatorio resistiva, ambas basadas en la perovskita, el equipo logró dotar al aparato de una función de lectura paralela y sincrónica de datos tanto eléctrica como óptica en lo que puede definirse como una “memoria emisora de luz”.

En el nivel más fundamental, los datos digitales se almacenan como una unidad básica de información conocida como bit, que suele representarse como un uno o un cero. Por tanto, la búsqueda de un mejor almacenamiento de datos se reduce a encontrar formas más eficientes de almacenar y leer estos unos y ceros.

Aunque la memoria flash se ha hecho muy popular, la comunidad científica ha estado buscando alternativas que puedan mejorar aún más la velocidad y simplificar la fabricación.

Una de las candidatas es la memoria de acceso aleatorio resistiva no volátil. En vez de almacenar la carga en transistores como en la memoria flash, la memoria resistiva utiliza materiales que pueden cambiar entre estados de alta y baja resistencia para representar unos y ceros.

Sin embargo, las mediciones eléctricas necesarias para comprobar la resistencia y leer ceros y unos en esa clase de memoria pueden limitar la velocidad total. Recientemente, para superar este problema, esas memorias se han combinado con LEDs para desarrollar lo que puede definirse como memorias emisoras de luz. En este caso, los datos también pueden leerse comprobando si el LED está encendido o apagado. Esta lectura óptica adicional también abre nuevas vías para transportar grandes cantidades de información.

Sin embargo, las versiones anteriores de las memorias emisoras de luz requerían la integración de dos dispositivos separados con materiales diferentes, lo que complicaba su fabricación.

Para superar esto, un equipo que incluye, entre otros, a Ya-Ju Lee y Chun-Chieh Chang, de la Universidad Pedagógica Nacional de Taiwán, así como a Kaoru Tamada, de la Universidad de Kyushu en Japón, recurrió a las perovskitas. Estas son un tipo de material con una estructura cristalina a través de la cual los iones pueden migrar. Ello les da a estos materiales unas características físicas, ópticas y eléctricas que no poseen otros materiales. Controlando la migración de iones, es factible elaborar nuevos materiales con propiedades únicas.

Utilizando una sola capa de perovskita entre los contactos, Ya-Ju Lee y sus colegas han conseguido fabricar un dispositivo que funciona como una memoria de acceso aleatorio resistiva y también como una célula electroquímica emisora de luz. Aprovechando el movimiento iónico rápido y conmutable eléctricamente que permite esta doble funcionalidad en una sola capa (estructuralmente hablando) de perovskita, los investigadores pudieron conectar dos dispositivos. Los datos pueden escribirse, borrarse y leerse eléctricamente en uno de los dispositivos de perovskita que actúa como memoria de acceso aleatorio resistiva. De manera simultánea, el segundo dispositivo de perovskita, funcionando como una célula electroquímica emisora de luz con una alta velocidad de transmisión, puede transmitir ópticamente, mediante la emisión de luz, los detalles de la gestión de los datos que realiza el primer dispositivo.

El equipo expone los detalles técnicos de sus avance en la revista académica Nature Communications, bajo el título “All-inorganic perovskite quantum dot light-emitting memories”. (Fuente: NCYT de Amazings)

Inteligencia artificial que crea letras de canciones

LyricJam es un sistema que utiliza inteligencia artificial para generar en tiempo real texto cantable para la música instrumental que esté sonando en ese momento. Este logro está generando tanto reacciones de admiración como de rechazo, ya que para bien o para mal sitúa a las máquinas en el corazón de la creatividad artística. La polémica es inevitable.

El laboratorio de Olga Vechtomova en la Universidad de Waterloo en Canadá lleva varios años investigando las aplicaciones creativas de la inteligencia artificial.

Recientemente, el equipo de Vechtomova, Gaurav Sahu y Dhruv Kumar, estos dos últimos de la misma universidad, desarrolló una tecnología que se basa en varios aspectos de la música, como las progresiones de acordes, el tempo y la instrumentación, para sintetizar letras que reflejen el estado de ánimo y las emociones expresadas por la música.

A medida que un músico o una banda tocan música instrumental, el sistema recibe continuamente los clips de audio en bruto, que la red neuronal procesa para generar nuevas letras. Los artistas pueden entonces utilizar esos textos en la elaboración de sus propias letras para las canciones.

“El objetivo del sistema no es escribir una canción para el artista”, aclara Vechtomova. “El objetivo es ayudar a los artistas a desarrollar su propia creatividad. El sistema genera textos poéticos con nuevas metáforas y expresiones, lo que puede llevar a los artistas a direcciones creativas que no han explorado antes”.

La red neuronal diseñada por los investigadores aprende qué temas, palabras y recursos estilísticos se asocian a los distintos aspectos de la música captados en cada clip de audio.

Por ejemplo, los investigadores observaron que las letras generadas para música ambiental son muy diferentes a las destinadas a música vivaz.

El equipo de investigación llevó a cabo un estudio basado en la interacción de usuarios con LyricJam, invitando para ello a músicos a tocar instrumentos en directo mientras utilizaban el sistema.

“Un hallazgo inesperado fue que las letras generadas animaron a los participantes a improvisar”, explica Vechtomova. “Por ejemplo, las letras inspiraron a los artistas a estructurar los acordes de forma un poco diferente y a llevar su improvisación en una nueva dirección de la prevista originalmente. Algunos músicos también utilizaron las letras para comprobar si su improvisación tenía el efecto emocional deseado”.

LyricJam es accesible aquí:

https://lyricjam.ai/

Desde que LyricJam se puso en marcha en junio de este año, más de 1.500 usuarios de todas partes del mundo lo han probado. (Fuente: NCYT de Amazings)