Cientistas criam chip com milhares de sinapses cerebrais artificiais

Engenheiros do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos, desenvolveram um chip composto por memristores, dezenas de milhares de sinapses cerebrais artificiais. Um estudo sobre a descoberta foi publicado na segunda-feira (08) na Nature Nanotechnology.

 

Os memristores são feitos à base de prata, cobre e silício que imitam a forma de transmissão de informações do cérebro humano. Quando os cientistas testaram o chip em várias tarefas visuais, ele foi capaz de "lembrar" das imagens armazenadas nele e reproduzi-las diversas vezes de forma nítida e com poucos ruídos.

 

Segundo os cientistas, os transistores de memória são essenciais para o desenvolvimento de implantes neurais, pois servem como um circuito de transmissores. Como uma sinapse cerebral, um memristor também é capaz de "lembrar" o valor associado a uma dada força de corrente e produzir exatamente o mesmo sinal na próxima vez em que receber uma corrente semelhante.

 

Os memristores existentes, no entanto, têm um desempenho limitado, pois são compostos de um eletrodo positivo e negativo. Quando uma tensão é aplicada em um lado do mecanismo, os íons do eletrodo fluem através do meio que separa um dispositivo do outro, formando um "canal de condução" para o outro eletrodo, transmitindo a "mensagem".

 

De acordo com os engenheiros do MIT, os memristores que já existem funcionam muito bem nos casos em que a tensão estimula um grande canal de condução ou um fluxo intenso de íons de um eletrodo para o outro. Entretanto, essa eficácia é menor quando os dispositivos precisam gerar sinais mais sutis, por meio de canais de condução mais "finos".

 

Isso porque quanto menor o fluxo de íons de um eletrodo para o outro, mais difícil é para estas partículas permanecerem juntas, o que pode levá-las a se separar. Como resultado, é difícil para o eletrodo receptor capturar e, portanto, transmitir o mesmo sinal quando estimulado.

 

Os novos memristores

Geralmente, o eletrodo positivo de um memristor é composto de prata — e por isso a equipe do MIT resolveu buscar por um elemento que poderiam combinar com a prata para manter efetivamente os íons juntos, permitindo que fluissem rapidamente através do dispositivo. Os cientistas acabaram concluindo que o cobre seria o material ideal, pois é capaz de se ligar tanto à prata quanto ao silício.

 

“Até agora, as redes de sinapses artificiais existem como software. Estamos tentando construir um hardware de rede neural para sistemas portáteis de inteligência artificial”, explicou Jeehwan Kim, professor associado de engenharia mecânica do MIT e coautor do estudo, em comunicado. “Imagine conectar um dispositivo neuromórfico a uma câmera no seu carro e fazer com que ele reconheça luzes e objetos e tome uma decisão imediatamente, sem precisar se conectar à internet. Esperamos usar memristores com eficiência energética para realizar essas tarefas no local, em tempo real.”

Via | Galileu