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Un equipo de investigadores pertenecientes al Photonics Research Lab (PRL)-iTEAM de la Universitat Politècnica de València (UPV) lidera el proyecto europeo NEoteRIC, que tiene por objeto el desarrollo de un innovador chip que ayudará al análisis automatizado de células (citometría).

En concreto, se trata de un chip neuromórfico fotónico, una tecnología disruptiva que promete revolucionar muchos ámbitos, entre ellos, el del diagnóstico médico. Entre otras aplicaciones, por ejemplo, podría emplearse para la detección de células cancerosas en su fase más incipiente.

José Capmany, director del PRL-iTEAM de la UPV, 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”.

Un proyecto pionero fruto de años de investigación del Photonics Research Lab

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.

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

Procesamiento de imágenes a una velocidad hasta ahora inalcanzable, y sin perder precisión

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 una gran precisión.

De este modo, los chips podrán procesar, en una imagen, hasta 2000 células por segundo, minimizando los requisitos de almacenamiento masivo sin sacrificar la precisión y la resolución. Así, 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.

Con respecto a la aplicación de los chips, Capmany explica que esta se llevaría a cabo “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”, indica el director del PRL-iTEAM de la UPV.

Puerta abierta a una nueva forma de cómputo y procesado de señales analógicas

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”, añade.

IBM, Teramount, CEA-LETI…

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 Centre for Research & Technology (CERTH), de Grecia; el laboratorio de electrónica de las tecnologías de la información francés CEA-LETI (uno de los principales fabricantes de chips fotónicos de silicio en Europa); la Universidad de Gante (Bélgica) y la Universidad del Egeo (Grecia).

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 de dólares de volumen de negocio en 2024, a 2.000 millones en 2029, y a 4.700 millones en 2034.

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