La UPV lidera el desarrollo de un nuevo chip neuromórfico fotónico que ayudará al análisis automatizado de células

Ciudad Politécnica de la Innovación (CPI)

• El Photonics Research Lab-iTEAM de la Universitat Politècnica de València coordina NEoteRIC, el primer proyecto europeo en el que se aplica emplea la fotónica programable en aplicaciones biomédicas

• Entre otras aplicaciones, los chips podrían emplearse para la detección de células cancerosas en su fase más incipiente

Investigadores de la Universitat Politècnica de València (UPV), pertenecientes al Photonics Research Lab-iTEAM, lideran el proyecto europeo NEoteRIC, que desarrollará un innovador chip que ayudará al análisis automatizado de células (citometría). Se trata de un chip neuromórfico fotónico, una tecnología disruptiva que promete revolucionar muchos ámbitos, entre ellos, el del diagnóstico médico. Entre otras aplicaciones, podría emplearse para la detección de células cancerosas en su fase más incipiente.

José Capmany, director del Photonics Research Lab-iTEAM de la Universitat Politècnica de València, apunta que el desarrollo de esta tecnología supondrá un importante avance y ofrecerá posibilidades hasta ahora desconocidas en multitud de campos, desde la industria, hasta las telecomunicaciones o la práctica clínica.

La piedra angular tecnológica de NEoteRIC es el desarrollo y la mejora de un chip similar a una FPGA fotónica de alta velocidad que incorporará componentes totalmente reconfigurables.

“NEoteRIC es el primer proyecto europeo en el que se emplea la fotónica programable en aplicaciones biomédicas, una tecnología fruto de años de investigación del Photonics Research Labs. Además, se trata de un gran reto en el que pondremos a prueba la escalabilidad y evolución de los circuitos fotónicos integrados programables”, apunta Daniel Pérez, miembro del equipo investigador del proyecto.

Emulando la capa sináptica del cerebro

NEoteRIC emulará parte de la capa sináptica de nuestro cerebro, que es la que facilita la conexión entre neuronas, con chips neuromórficos fotónicos programables, capaces de procesar imágenes a una velocidad hasta ahora inalcanzable y con un gran precisión.

Así, estos chips podrán procesar en una imagen hasta 2000 células por segundo, minimizando los requisitos de almacenamiento masivo sin sacrificar la precisión y la resolución. Ayudarán al recuento y clasificación de células según sus características morfológicas, y detectarán la presencia de biomarcadores, mediante la combinación de técnicas de Inteligencia Artificial y Big Data.

José Capmany explica cómo sería la aplicación de los chips: “Iluminando un torrente de células mediante láser, la luz reflejada se recoge y procesa posteriormente en el chip que además se encargaría de analizarlas y, en último término, detectar células cuyas características se alejen de un determinado patrón. Un ejemplo puede ser un patrón de células sanas frente a otro de células anómalas, pero el ámbito de aplicaciones va más allá”, añade el director del PRL-iTEAM de la UPV.

Otras aplicaciones

La tecnología base del proyecto puede aplicarse en otros campos que precisen de cálculo masivo y aprendizaje automático. Tal y como apunta Prometheus DasMahapatra, investigador del PRL-iTEAM: “El uso de estructuras neuromórficas en circuitos fotónicos integrados abre la puerta a una nueva forma de cómputo y procesado de señales analógicas. El éxito de las redes neuronales profundas y el salto de agentes industriales a formas de computación inspiradas en los cálculos que ocurren en el cerebro ha reactivado el interés en hardware neuromórfico electrónico y fotónico”, explica el investigador del PRL-iTEAM de la UPV

El proyecto, que arrancó a principios de este año, se extenderá hasta diciembre de 2022. En él participan también las multinacionales IBM, Teramount y Eulambia Advanced Technologies; el CERTH (Centre for Research & Technology), de Grecia;  CEA-LETI (uno de los principales fabricantes de chips fotónicos de silicio en Europa), de Francia; la Ghent University y la University of the Aegean.

Según el informe Neuromorphic Sensing and Computing 2019, elaborado por Yole Development, el mercado de la computación neuromórfica crecerá de forma exponencial los próximos años, pasando de los 43 millones en 2024 a 2.000 millones en 2029 y 4.700 millones 2034