El desarrollo de materia inteligente dará lugar a un mundo Smarteverything en el que todos los objetos puedan ser a su vez inteligentes. Esta es una cuestión que está siendo estudiada por un equipo interdisciplinario en el Collaborative Research Center (CRC) 1459 de la Universidad de Münster y cuya investigación ha sido publicada en la revista Nature. Con el titulo “Materia inteligente: de nanosistemas sensibles a adaptativos” los científicos de las universidades de Münster y Twente, que representan el SFB 1459, describen las oportunidades que podrían presentarse a través de la materia inteligente.
Materia inteligente para hacer ropa o cualquier objeto
Los autores del estudio especulan sobre la posibilidad de que el jersey que lleva puesto se adapte automáticamente a la forma en que se siente. En otras palabras, te caliente si estás temblando, o te refresque si estás sentado al sol y sudando, y todo sin mover un dedo. Esto significa que el jersey debería, en primer lugar, aprender a reconocer tu malestar y, en segundo lugar, alterar sus propiedades para contrarrestar este malestar.
La creatividad no conoce límites y podemos imaginar otras funcionalidades de un jersey, con distintos grados de complejidad, como secarse rápido o amortiguar una caída.
Pero, ¿cómo se puede crear un jersey así? ¿Qué energía necesitaría? ¿Y de dónde la sacaría? Pronto queda claro que serían necesarios cálculos complejos y una fuente de energía adecuada para cumplir con todas estas funciones. en The New Now hemos visto otras investigaciones que avanzan en ese sentido, como la generación de energía por el mismo calor del cuerpo humano, por lo que ese no parece ser el impedimento.
Por el contrario, la naturaleza produce funcionalidades tan fascinantes aparentemente sin esfuerzo y a diario. Una contraparte del jersey, por ejemplo, es el órgano humano más grande: nuestra piel. La piel nos protege de todo tipo de influencias de nuestro entorno como la radiación, la presión, el roce y la incursión de patógenos. Incluso puede curarse a sí mismo después de una lesión. También brinda protección frente a la pérdida de calor y, al mismo tiempo, es capaz de enfriarnos secretando sudor.
Inspiración del cerebro humano para la materia inteligente
Una y otra vez, el cerebro humano, el componente básico de nuestra inteligencia, es una fuente de especial fascinación e inspiración para los investigadores. Innumerables procesos paralelos entre aproximadamente 100 mil millones de neuronas en el cerebro dan como resultado una enorme potencia informática, con un consumo de energía muy bajo de solo unos 20 vatios.
En particular, este procesamiento paralelo masivo respalda las habilidades cognitivas en las que superamos con creces a las computadoras convencionales.
Por ejemplo, reconocemos la cara familiar de un amigo en milisegundos, mientras que una computadora necesita mucho más tiempo para tales tareas. Inspirados por esta superioridad, se están desarrollando cada vez con mayor frecuencia paradigmas informáticos no convencionales que imitan la forma en que funciona el cerebro, como un medio para crear sistemas inteligentes artificiales para tareas cognitivas.
Pero, ¿qué es la inteligencia, en realidad? En el sentido psicológico, la inteligencia se entiende como la capacidad de adaptarse en entornos cambiantes y de aprender de hechos pasados. En lo que respecta a la materia, definimos la inteligencia de manera muy similar. La materia producida sintéticamente es inteligente si interactúa con su entorno y recibe impulsos y reacciona a ellos. En esto, la materia puede procesar comentarios, almacenar información como experiencia y aprender del pasado. Si la materia es capaz de percepción es un punto discutible, aunque no es necesario que lo haga para nuestra definición de inteligencia.
Comportamiento inteligente de la materia sintética
La pregunta central que se nos presenta es: ¿cómo se puede crear inteligencia en materia sintética y qué componentes son necesarios para ello? Identificamos cuatro unidades necesarias que tienen elementos funcionales clave y que deben trabajar juntas. En primer lugar, es necesario un elemento sensor para que la materia pueda registrar impulsos e información de su entorno, así como recibir señales de retroalimentación.
Como respuesta a estímulos externos, la materia sintética puede cambiar sus propiedades físicas, por ejemplo, su forma o estabilidad. Para ello, se necesita un actor.
La información recibida se almacena como conocimiento en un elemento de almacenamiento para que pueda recuperarse en una etapa posterior. Este “poder de recordar” es indispensable para cualquier proceso de aprendizaje. Finalmente, estos tres elementos deben poder comunicarse entre sí, para lo cual es necesaria una red que consta de vías de señalización.
Cuatro elementos funcionales clave deben trabajar juntos para ser inteligentes
Los cuatro elementos funcionales clave deben trabajar juntos para crear habilidades inteligentes. Ahora, imaginemos que estos elementos interconectados pueden reducirse a un nivel nanométrico, de modo que puedan verse como una entidad o una pieza de materia. Esto hace posible la integración en un sistema, como resultado de lo cual se pueden implementar procesos informáticos en la propia materia. Al hacerlo, debemos deshacernos de la noción de que existe una unidad central de procesamiento que controla y dirige todo, como sabemos de las computadoras o robots convencionales, por ejemplo. Más bien, el asunto en sí se utiliza para calcular de forma descentralizada. Como resultado, innumerables procesos pueden ejecutarse en paralelo, como en el cerebro humano, lo que hace posible una enorme cantidad de procesamiento de datos, como sería necesario para nuestro “jersey inteligente”, por ejemplo.
Más información
- Publicación original en Nature:
The rise of intelligent matter. Kaspar, C., Ravoo, B.J., van der Wiel, W.G. et al. The rise of intelligent matter. Nature 594, 345–355 (2021).
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Centro Colaborativo de Investigación 1459
Lo que se necesita para producir materia inteligente es la colaboración interdisciplinaria de los campos de la física, la química, la ciencia de los materiales y la biología. 26 grupos de trabajo de la Universidad de Münster, el Instituto Max Planck de Biomedicina Molecular y la Universidad de Twente están trabajando juntos en el Collaborative Research Center 1459 para realizar este proyecto. Se están examinando diferentes clases de materiales: moléculas, materiales blandos como polímeros y sólidos. También se están elaborando nuevos conceptos químicos y físicos. El objetivo es abrir posibilidades completamente nuevas y hacer que la materia sea inteligente.
- Fuente: WWU Münster
