Los investigadores del Grupo de Ingeniería Electrónica (GEE) del Instituto de Inteligencia Artificial de las Islas Baleares (IAIB), centro propio de la Universidad de las Islas Baleares (UIB), han diseñado y fabricado un chip que implementa una arquitectura para la inteligencia artificial (IA), pensada para entornos en los que el consumo energético es crítico, como dispositivos IoT y sistemas edge computing.
El chip se basa en una arquitectura innovadora de inteligencia artificial que emplea redes neuronales morfológicas implementadas mediante computación estocástica, una técnica que permite ejecutar operaciones con un consumo de recursos muy inferior al de la computación digital tradicional. La clave de esta estrategia es la paralelización: al procesar cientos de miles de operaciones simples de forma simultánea, el dispositivo logra mantener un alto nivel de precisión en tareas complejas, como el reconocimiento de imágenes o sonidos, mientras reduce de forma notable la energía necesaria para funcionar.
Computación estocástica
Los investigadores destacan que la computación estocástica se apoya en cálculos probabilísticos, por lo que cada operación básica tiene una precisión limitada. Sin embargo, cuando se combinan numerosas operaciones en cadena, las imprecisiones intermedias tienden a compensarse entre sí, de modo que el resultado final apenas se ve afectado. Además, esta característica mejora la robustez del circuito, lo que permite disminuir la tensión de alimentación por debajo de los niveles habituales en chips digitales, aumentando así la eficiencia energética sin comprometer el rendimiento.
El chip, fabricado en tecnología CMOS de 180 nanómetros y operando con una tensión de 0,81 voltios, ha sido probado con la base de datos MNIST, que contiene 70.000 imágenes de dígitos manuscritos del 0 al 9. Los resultados obtenidos son llamativos: el dispositivo alcanza una eficiencia superior a 1 TOPS por vatio con consumos inferiores a 1 milivatio, cifras que superan a otras arquitecturas alternativas incluso cuando estas están implementadas en tecnologías CMOS más avanzadas.
Esta arquitectura se considera especialmente adecuada para dispositivos alimentados por batería y entornos con recursos limitados, como sensores inteligentes, wearables o sistemas de monitorización distribuidos. Su diseño está pensado para entornos en los que el consumo energético es crítico, y su eficiencia permite ejecutar tareas complejas de inteligencia artificial sin necesidad de grandes recursos computacionales ni centros de datos.
La fabricación del chip ha sido posible gracias al apoyo del programa Innova UIB-PYMES, impulsado por la Universidad de las Islas Baleares para promover la innovación y la transferencia de conocimiento. El proyecto fue seleccionado en la última convocatoria para participar en el Espai Valida, un programa orientado a la maduración de proyectos de I+D mediante pruebas de concepto, con el objetivo de convertir resultados de investigación en productos, servicios o ideas de negocio.