Reconocimiento de escritura usando "skyrmions"

 

Investigadores del RIKEN Center for Emergent Matter Science, liderados por Tomoyuki Yokouchi, han creado una red neuronal innovadora que permite reconocer números escritos. Si bien, lo conseguido es aún muy modesto, el interés del desarrollo es la utilización de skyrmions en un sistema que simula el cómputo no lineal del cerebro. Al contrario que en las redes neuronales tradicionales basadas en circuitos electrónicos basados en silicio, el dispositivo de Yokouchi permite una economía de energía más que notable. Como se describe en el artículo técnico publicado, las características neuromórficas se obtienen utilizando dispositivos que utilizan el spin atómico.

Los skyrmions pueden definirse como una configuración estable giratoria de un campo cuántico, una estructura giratoria quiral en forma de remolino de dimensiones nanométricas que puede ser usado como unidad de información, como un bit.

Los skyrmions fueron propuestos en los años 80 del siglo XX por Tony Skyrme (y, de ahí, su nombre) como modelo de nucleón pero no fue hasta primeros del siglo XXI cuando se perfiló la verdadera esencia del skyrmion como solitón del campo del pión. En el año 2006 se verificó su existencia en condiciones muy especiales de laboratorio y en el 2021, experimentos con el sincrotrón ALBA permitieron desarrollar métodos para crear y guiar los skyrmions.

El sistema desarrollado por el RIKEN parte de un conjunto de barras cubiertas en film de platino–cobalto–iridio que pueden albergar skyrmions de hasta un micrómetro de tamaño. Para entrenar a la red, se usaron hasta 13.000 imágenes de los números 0 al 9, generaron un campo magnético que depende de la figura de la cifra. Se ajusta entonces la situación de los skyrmions para que el sistema provea una tensión única que representa el número analizado.

Una vez entrenada la red de tal manera se probó el sistema con otros 5000 números para ver si la red neuromórfica había aprendido a reconocer los patrones gráficos. Y, efectivamente, lo consiguió en el 95% de las veces con un mínimo gasto energético.

El avance está, más que en el éxito del reconocimiento de la escritura, en que esta técnica puede dar a desarrollos futuros muy interesantes.

El artículo técnico completo puede leerse desde este enlace.