Uma rede desordenada que é capaz de detectar padrões ordenados:isso parece contraditório, mas chega perto de descrever a maneira como o cérebro funciona. Pesquisadores da Universidade de Twente desenvolveram uma rede inspirada no cérebro baseada na tecnologia de silício que pode ser operada em temperatura ambiente. Ele faz uso de propriedades materiais que os projetistas eletrônicos geralmente gostam de evitar. Graças à "condução de salto, “o sistema evolui para uma solução sem fazer uso de elementos pré-desenhados. Os pesquisadores publicam seus trabalhos em Natureza em 15 de janeiro, 2020.

O cérebro é muito bom em reconhecer padrões. A inteligência artificial pode fazer melhor em alguns casos, mas isso tem um preço:é preciso um grande poder de computação, enquanto o cérebro consome apenas 20 watts.

A indústria de semicondutores está agora adotando novas estratégias de design de computador inspiradas na função cerebral, como o processador Loihi da Intel, que tem neurônios e sinapses. Ainda, imitar um único neurônio exige milhares de transistores - e o cérebro tem dezenas de bilhões de neurônios. A miniaturização é uma abordagem a esta escala, mas a tecnologia está atingindo os limites físicos. A nova rede desordenada de átomos dopantes, agora apresentado em Natureza é uma abordagem diferente:não usa neurônios predefinidos ou outros circuitos, mas faz uso de propriedades materiais para evoluir em direção a uma solução. Essa abordagem altamente contra-intuitiva é eficiente em termos de energia e não ocupa muito espaço na superfície.

Saltitar

Na eletronica, dopagem é uma forma bem conhecida de influenciar as propriedades dos transistores, introduzindo deliberadamente impurezas no cristal de silício em uma concentração alta o suficiente para atingir o efeito desejado. Nesse caso, o uso de uma concentração muito menor de boro resulta em um regime que os projetistas de circuitos preferem evitar.

Esse é exatamente o regime em que opera a rede desordenada. A condução agora ocorre por meio de elétrons saltando de um átomo de boro para outro:Esta 'condução de salto' é, de certa forma, comparável a neurônios que buscam colaboração com outros neurônios para fazer uma classificação. Como um exemplo, a rede é alimentada com 16 básicos, padrões de quatro dígitos. Cada padrão resulta em um sinal de saída diferente. Com esses 16 como base, é possível reconhecer um banco de dados com letras manuscritas com alta precisão e velocidade, por exemplo. O componente básico agora tem 300 nanômetros de diâmetro, tem cerca de 100 átomos de boro e consome cerca de 1 microWatt de energia.

Em sistemas futuros que usam este tipo de rede, o reconhecimento de padrões pode ser feito localmente, sem usar o poder de computação distante. Na direção autônoma, por exemplo, muitas decisões devem ser feitas com base no reconhecimento. Isso envolve um poderoso sistema de computador a bordo ou comunicação de banda larga com a nuvem, provavelmente até ambos. A nova abordagem inspirada no cérebro envolveria menos transporte de dados, portanto, a indústria automobilística já está interessada na nova abordagem de UT. Este tipo de computação, chamado de "computação de ponta, "também pode ser usado para detecção de rosto, por exemplo.

O papel, "Classificação com uma rede desordenada de átomos dopantes em silício, "é publicado em Natureza . Na mesma edição, há uma avaliação relacionada intitulada "Evolution of circuits for machine learning."