Computadores que pensam mais como cérebros humanos estão se aproximando da adoção convencional. Mas muitas perguntas sem resposta permanecem. Entre os mais urgentes, quais tipos de materiais podem servir como os melhores blocos de construção para desbloquear o potencial desse novo estilo de computação.
Para a maioria dos dispositivos de computação tradicionais, o silício continua sendo o padrão-ouro. No entanto, há um movimento para usar materiais mais flexíveis, eficientes e ecologicamente corretos para esses dispositivos semelhantes ao cérebro.

Em um novo artigo, pesquisadores da Universidade do Texas em Austin desenvolveram transistores sinápticos para computadores semelhantes ao cérebro usando o grafeno material fino e flexível. Esses transistores são semelhantes às sinapses no cérebro, que conectam os neurônios entre si.

"Computadores que pensam como cérebros podem fazer muito mais do que os dispositivos de hoje", disse Jean Anne Incorvia, professora assistente do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da Cockrell School of Engineering e principal autora do artigo publicado hoje na Nature Comunicações . “E imitando as sinapses, podemos ensinar esses dispositivos a aprender rapidamente, sem exigir métodos de treinamento enormes que consomem tanto poder”.

A pesquisa

Uma combinação de grafeno e nafion, um material de membrana polimérica, compõe a espinha dorsal do transistor sináptico. Juntos, esses materiais demonstram os principais comportamentos sinápticos – o mais importante, a capacidade das vias se fortalecerem ao longo do tempo à medida que são usadas com mais frequência, um tipo de memória muscular neural. Na computação, isso significa que os dispositivos poderão melhorar em tarefas como reconhecer e interpretar imagens ao longo do tempo e fazê-lo mais rapidamente.

Outra descoberta importante é que esses transistores são biocompatíveis, o que significa que podem interagir com células e tecidos vivos. Isso é fundamental para aplicações potenciais em dispositivos médicos que entram em contato com o corpo humano. A maioria dos materiais usados ​​para esses primeiros dispositivos semelhantes ao cérebro são tóxicos, então eles não seriam capazes de entrar em contato com células vivas de forma alguma.

Por que é importante

Com novos conceitos de alta tecnologia, como carros autônomos, drones e robôs, estamos atingindo os limites do que os chips de silício podem fazer com eficiência em termos de processamento e armazenamento de dados. Para essas tecnologias de próxima geração, é necessário um novo paradigma de computação. Dispositivos neuromórficos imitam as capacidades de processamento do cérebro, um computador poderoso para tarefas imersivas.

"A biocompatibilidade, flexibilidade e suavidade de nossas sinapses artificiais são essenciais", disse Dmitry Kireev, pesquisador de pós-doutorado que co-liderou o projeto. “No futuro, prevemos sua integração direta com o cérebro humano, abrindo caminho para próteses cerebrais futuristas”.

Isso realmente acontecerá?

Plataformas neuromórficas estão começando a se tornar mais comuns. Os principais fabricantes de chips, como Intel e Samsung, já produziram chips neuromórficos ou estão em processo de desenvolvê-los. No entanto, os atuais materiais de chip limitam o que os dispositivos neuromórficos podem fazer, então pesquisadores acadêmicos estão trabalhando duro para encontrar os materiais perfeitos para computadores semelhantes a cérebros macios.

"Ainda é um grande espaço aberto quando se trata de materiais; não foi reduzido à próxima grande solução a ser testada", disse Incorvia. “E pode não ser reduzido a apenas uma solução, com diferentes materiais fazendo mais sentido para diferentes aplicações”. + Explorar mais

Dispositivo de memória neuromórfica simula neurônios e sinapses