Computador semelhante ao crebro funciona com gua e sal

Informtica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 30/04/2024

Sinapse artificial fludica

Uma equipe reunindo fsicos tericos dos Pases Baixos e um pessoal mo na massa da Coreia do Sul construiu uma sinapse artificial “molhada”, muito mais parecida com suas equivalentes biolgicas do que os componentes rgidos e secos que tm fundamentado os primeiros passos da computao neuromrfica.

Funcionando com gua e sal, o dispositivo fludico a primeira evidncia de que um sistema que utiliza o mesmo meio que o nosso crebro pode processar informaes complexas.

A quase totalidade dos processadores atuais inspirados no crebro usa materiais slidos convencionais interligados por fluxos de eltrons, mas nossos crebros funcionam usando gua e partculas de sal dissolvidas, chamadas ons, como meio de comunicao – o crebro no eletrnico, ele ionotrnico.

Mas, at hoje no estava claro – nem teoricamente e nem de forma prtica – se uma arquitetura molhada e ionotrnica poderia alcanar o nvel de rendimento para uma computao prtica.

“Embora j existam sinapses artificiais capazes de processar informaes complexas baseadas em materiais slidos, agora mostramos pela primeira vez que esse feito tambm pode ser realizado usando gua e sal. Estamos replicando efetivamente o comportamento neuronal usando um sistema que emprega o mesmo meio que o crebro,” disse o professor Tim Kamsma, da Universidade de Utrecht.

Micrografia do memoristor ionotrnico.
[Imagem: Utrecht University]

Memoristor ionotrnico

O elemento chave da arquitetura neuromrfica inica um componente triangular, medindo 150 por 200 micrmetros, que imita o comportamento de uma sinapse, um elemento essencial do crebro responsvel pela transmisso de sinais entre os neurnios.

Tecnicamente um memoristor ionotrnico, a sinapse artificial composta por um microcanal em forma de cone preenchido com uma soluo de gua e sal. Ao receber impulsos eltricos, os ons dentro da soluo migram atravs do canal, gerando alteraes na concentrao de ons.

A condutividade do canal ajusta-se em resposta intensidade (ou durao) do pulso eltrico, refletindo o fortalecimento ou enfraquecimento das ligaes entre os neurnios. A extenso da mudana na condutncia serve como uma representao mensurvel do sinal de entrada.

Uma descoberta adicional que o comprimento do canal afeta a durao necessria para que as alteraes de concentrao se dissipem. “Isto sugere a possibilidade de adaptar canais para reter e processar informaes por duraes variadas, novamente semelhantes aos mecanismos sinpticos observados em nossos crebros,” disse Kamsma.

O trabalho envolveu tambm a demonstrao terica fundamentando a computao baseada na nova sinapse neuromrfica “molhada”.
[Imagem: Tim M. Kamsma et al. – 10.1073/pnas.2320242121]

Do incerto para o possvel

A equipe destaca a natureza fundamental da sua pesquisa, ressaltando que a computao neuromrfica ionotrnica, embora venha experimentando um rpido crescimento, ainda est em sua infncia. A viso de futuro um sistema de computador muito superior em eficincia e consumo de energia em comparao com a tecnologia atual.

Se esta viso ir se materializar ou no ainda era considerado altamente especulativo, mas esta nova demonstrao um avano significativo para lhe dar um carter experimental e, quem sabe, prtico.

“[Nossa sinapse artificial] representa um avano crucial em direo aos computadores, no apenas capazes de imitar os padres de comunicao do crebro humano, mas tambm de utilizar o mesmo meio,” afirmou Kamsma. “Talvez isto acabe abrindo caminho para sistemas de computao que reproduzam com mais fidelidade as extraordinrias capacidades do crebro humano.”

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