Cornell Desarrolla Chip de Red Neuronal de Microondas con Bajo Consumo Energético

Investigadores de la Universidad de Cornell anunciaron el desarrollo de un microchip de bajo consumo energético, denominado el "cerebro de microondas", que representa un avance significativo en la computación. Este dispositivo es el primero de su tipo capaz de procesar simultáneamente señales de datos ultrarrápidas y comunicaciones inalámbricas, utilizando la física de las microondas para sus operaciones. La descripción técnica de esta red neuronal de silicio completamente integrada fue publicada en la revista Nature Electronics el 14 de agosto de 2025, estableciendo un hito en la ingeniería electrónica.

El funcionamiento central del chip se basa en su capacidad para ejecutar cálculos en el dominio de la frecuencia en tiempo real, una función esencial para tareas exigentes como la decodificación de señales de radio, el seguimiento de objetivos por radar y el procesamiento general de datos digitales. Una característica clave para su aplicación práctica es su consumo energético, que se mantiene por debajo de los 200 milivatios, un factor crucial para la computación moderna y las aplicaciones en el borde de la red. La arquitectura del chip emula una red neuronal, utilizando modos interconectados generados en guías de onda sintonizables para lograr el procesamiento mediante la explotación de comportamientos no lineales y analógicos en el régimen de microondas.

Este enfoque permite que el manejo del flujo de datos se realice a velocidades de decenas de gigahercios, superando las limitaciones inherentes a los sistemas digitales convencionales. En pruebas de clasificación de señales inalámbricas, el chip demostró una fiabilidad constante, alcanzando una precisión del 88% o superior en diversos escenarios de clasificación. El proyecto, que involucró a un equipo multidisciplinario de Cornell, recibió validación en Nature Electronics y contó con el respaldo de entidades como la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) y las instalaciones de Ciencia y Tecnología a Nanoescala de Cornell, con financiación parcial de la Fundación Nacional de Ciencia.

La innovación se distingue de los métodos digitales previos al emplear un método probabilístico basado en la física, lo que elimina la sobrecarga extensiva de circuitos, el alto consumo energético y los complejos sistemas de corrección de errores típicos de la computación digital tradicional. Un detalle técnico fundamental es que el diseño utiliza procesos de fabricación CMOS estándar, lo que sugiere una ruta viable hacia la escalabilidad comercial y la integración con la infraestructura de semiconductores existente. Investigaciones anteriores de DARPA, como los programas COSMOS y DAHI, exploraron la integración heterogénea de semiconductores compuestos con tecnología CMOS de silicio, sentando las bases para este avance integrado.

Los investigadores principales, incluidos Bala Govind y Maxwell Anderson, concluyeron que este chip representa un paso transformador hacia arquitecturas de computación de vanguardia debido a su potencial de escalabilidad y la facilidad de integración. La capacidad del procesador para distorsionar señales de manera programable a través de una amplia banda de frecuencias instantáneamente permite su reutilización para diversas tareas computacionales, omitiendo numerosos pasos de procesamiento secuencial requeridos por las computadoras digitales. Este cambio arquitectónico aborda directamente los desafíos de rendimiento en el procesamiento de señales digitales y el hardware de inteligencia artificial, donde la eficiencia energética es primordial.

La optimización de la precisión y la integración con plataformas digitales y de microondas existentes son áreas activas de experimentación para el equipo de Cornell, con el objetivo de consolidar esta tecnología en el panorama tecnológico actual.