Cientistas de Jülich, juntamente com colegas de Aachen e Torino, produziram um elemento memristivo feito de nanofios que funciona da mesma forma que uma célula nervosa biológica. O componente é capaz de salvar e processar informações, bem como receber vários sinais em paralelo. A célula de comutação resistiva feita de nanofios de cristal de óxido é, portanto, uma candidata ideal para uso na construção de processadores "neuromórficos" bioinspirados, capaz de assumir as diversas funções das sinapses biológicas e neurônios.

Os computadores aprenderam muito nos últimos anos. Graças ao rápido progresso da inteligência artificial, eles agora são capazes de dirigir carros, traduzir textos, derrotar campeões mundiais no xadrez, e muito mais além disso. Ao fazer isso, um dos maiores desafios está na tentativa de reproduzir artificialmente o processamento do sinal no cérebro humano. Em redes neurais, os dados são armazenados e processados ​​em alto grau em paralelo. Computadores tradicionais, por outro lado, trabalhe rapidamente nas tarefas em sucessão e faça uma distinção clara entre o armazenamento e o processamento de informações. Como uma regra, redes neurais só podem ser simuladas de uma forma muito complicada e ineficiente usando hardware convencional.

Os sistemas com chips neuromórficos que imitam a maneira como o cérebro humano funciona oferecem vantagens significativas. Esses tipos de computadores funcionam de forma descentralizada, tendo à sua disposição uma infinidade de processadores, que, como neurônios no cérebro, estão conectados entre si por redes. Se um processador quebrar, outro pode assumir sua função. O que é mais, assim como no cérebro, onde a prática leva a uma melhor transferência de sinal, um processador bioinspirado deve ter a capacidade de aprender.

"Com a tecnologia de semicondutores de hoje, essas funções são, em certa medida, já realizáveis. Esses sistemas são, Contudo, adequado para aplicações particulares e requer muito espaço e energia, "diz o Dr. Ilia Valov de Forschungszentrum Jülich." Nossos dispositivos nanofios feitos de cristais de óxido de zinco podem processar inerentemente e até mesmo armazenar informações, e são extremamente pequenos e eficientes em termos de energia. "

Por anos, Células memristivas têm sido atribuídas às melhores chances de assumir a função de neurônios e sinapses em computadores bioinspirados. Eles alteram sua resistência elétrica dependendo da intensidade e direção da corrente elétrica que flui através deles. Em contraste com os transistores convencionais, seu último valor de resistência permanece intacto mesmo quando a corrente elétrica é desligada. Os memristores são, portanto, fundamentalmente capazes de aprender.

Para criar essas propriedades, cientistas da Forschungszentrum Jülich e da RWTH Aachen University usaram um único nanofio de óxido de zinco, produzido por seus colegas da universidade politécnica de Torino. Medindo aproximadamente um 10, 000º de milímetro de tamanho, este tipo de nanofio é superior a 1, 000 vezes mais fino que um cabelo humano. O componente memristivo resultante não ocupa apenas uma pequena quantidade de espaço, mas também é capaz de alternar muito mais rápido do que a memória flash.

Os nanofios oferecem novas propriedades físicas promissoras em comparação com outros sólidos e são usados, entre outras coisas, no desenvolvimento de novos tipos de células solares, sensores, baterias e chips de computador. Sua fabricação é relativamente simples. Os nanofios resultam da deposição por evaporação de materiais especificados em um substrato adequado, onde eles praticamente crescem por conta própria.

Para criar uma célula funcional, ambas as extremidades do nanofio devem ser conectadas a metais adequados, neste caso, platina e prata. Os metais funcionam como eletrodos, e, além disso, liberar íons desencadeados por uma corrente elétrica apropriada. Os íons metálicos são capazes de se espalhar pela superfície do fio e construir uma ponte para alterar sua condutividade.

Componentes feitos de nanofios simples são, Contudo, ainda muito isolado para ser útil em chips. Consequentemente, o próximo passo planejado pelos pesquisadores de Jülich e Turin é produzir e estudar um elemento memristivo, composto por um maior, relativamente fácil de gerar grupo de várias centenas de nanofios oferecendo funcionalidades mais interessantes.