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Red de nanocables metálicos con características similares a las del cerebro

30.12.2019

Un equipo de investigación colaborativo internacional dirigido por el Instituto Nacional de Ciencias de los Materiales (Japón) ha logrado crear una red neuromórfica compuesta por numerosos nanocables metálicos. Usando esta red, el equipo pudo crear características eléctricas similares a las asociadas con funciones cerebrales de orden superior exclusivas de los humanos, como recordar, aprender, olvidar, estar alerta y volver a la calma. Luego, el equipo descubrió los mecanismos que desencadenaron estas características eléctricas.

El desarrollo de técnicas de inteligencia artificial (IA) en los últimos años ha avanzado rápidamente y ha comenzado a influir en nuestras vidas de diversas maneras. Aunque la IA procesa la información de manera similar al cerebro humano, los mecanismos por los que funciona el cerebro humano aún se desconocen en gran medida. Se han estudiado en detalle los principales componentes del cerebro, como las neuronas y las conexiones entre ellas (sinapsis). Sin embargo, muchas preguntas sobre el cerebro como un todo, que consta de muchos componentes, aún esperan respuestas. Por ejemplo, todavía no entendemos completamente cómo el cerebro realiza funciones como recordar, aprender y olvidar, y cómo se pone alerta y vuelve a la calma. Además, los cerebros vivos son difíciles de manipular en estudios experimentales. Por estas razones, el cerebro sigue siendo un "órgano misterioso". En el marco del desarrollo de las ciencias del cerebro, es efectivo otro enfoque para el estudio de este órgano: en el que se crean materiales y sistemas que son capaces de realizar funciones similares a las del cerebro, y se analizan sus mecanismos.

Un equipo de investigación colaborativo creó recientemente una red compleja similar a un cerebro mediante la integración de numerosos nanocables de plata (Ag) recubiertos con una capa aislante de polímero (PVP) de aproximadamente 1 nanómetro de espesor. La conexión entre los dos nanocables forma un elemento resistivo variable (es decir, un elemento sináptico) que se comporta como una sinapsis neuronal.

Esta red de nanocables, que contiene una gran cantidad de elementos sinápticos que interactúan de manera compleja, forma una "red neuromórfica". Cuando se aplicó voltaje a la red neuromórfica, parecía estar "luchando" para encontrar caminos de corriente óptimos (es decir, los caminos eléctricamente más eficientes). El equipo de investigación midió los procesos de formación, retención y desactivación del camino actual mientras la corriente eléctrica fluía a través de la red y descubrió que estos procesos siempre fluctúan a medida que avanzan, de forma similar a los procesos de recordar, aprender y olvidar del cerebro humano.

Las fluctuaciones temporales observadas también se asemejan a procesos en los que el cerebro se pone alerta o vuelve a la calma. Se encuentra que las funciones similares al cerebro imitadas por la red neuromórfica ocurren cuando la gran cantidad de elementos sinápticos en la red trabajan juntos para optimizar la transferencia de corriente a través de procesos dinámicos emergentes y de autoorganización.

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Otra forma de hielo descubierto 03.04.2022

Los científicos ahora conocen al menos 20 formas diferentes de hielo que tienen diferentes estructuras cristalinas y se forman bajo diferentes combinaciones de temperaturas y presiones. El hielo más común, el que se usa para enfriar bebidas, se conoce como "hielo I", y varias formas conocidas de hielo terminan en "hielo XIX".

Un grupo de científicos de la Universidad de Nevada en Las Vegas (UNLV) ha descubierto otra forma exótica de hielo que puede existir en la naturaleza en algún lugar de las profundidades del manto terrestre o en planetas distantes del "mundo del agua".

Como suele ser el caso, una nueva forma de hielo fue descubierta por accidente. Los científicos de la UNLV han estado desarrollando nuevos métodos para medir las propiedades del agua en condiciones de ultra alta presión. Se colocó una pequeña cantidad de agua entre los planos de un yunque de diamante, cuya compresión expone el agua a presiones extremas. Esta presión hace que los átomos de hidrógeno y oxígeno formen estructuras cristalinas diferentes, y luego el hielo resultante se calentó con luz láser, se derritió por un corto tiempo y se congeló nuevamente, formando una estructura cristalina completamente diferente, parecida a una fina mezcla de pequeños cristales.

Se descubrió una nueva forma de hielo en el momento de la transición de una forma conocida a otra. A una presión de aproximadamente 5.1 GPa, el hielo-VII, que tenía una estructura cúbica, se transformó en una estructura formada por cristales tetragonales simétricos, que los científicos aún no habían visto y que se denominó hielo-VIIt. Después de eso, el hielo comenzó a cambiar su estructura nuevamente y se convirtió en otra forma conocida como hielo-X.

Dada la alta presión requerida para formar hielo-VIIt, los científicos creen que esta forma puede formarse naturalmente en algún lugar profundo del manto de la Tierra, y también más cerca de la superficie en exoplanetas ricos en agua.

En conclusión, cabe señalar que el descubrimiento de una nueva forma de hielo-VI no fue el único descubrimiento realizado por científicos de la UNLV como resultado de sus experimentos. Como se pensaba anteriormente, la forma de hielo-X se forma a una presión de aproximadamente 1 millón de atmósferas, pero en el curso de experimentos recientes en el suelo, la forma en sí se observó a una presión de 300 XNUMX atmósferas. Los científicos aún no saben qué podría causar exactamente tal anomalía, pero planean hacerlo en un futuro cercano.

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