Chip neuromórfico usa luz para imitar o cérebro

O neurochip foi fabricado com fosforeno, o equivalente do grafeno feito de fósforo, em vez de carbono.
[Imagem: Universidade RMIT]

Chip que imita o cérebro

Inspirando-se em uma ferramenta emergente em biotecnologia - a optogenética - pesquisadores australianos desenvolveram um chip neuromórfico, que replica a maneira como o cérebro armazena e apaga informações.

A optogenética permite interferir com o sistema elétrico do corpo com alta precisão, usando a luz para manipular os neurônios, de modo que eles possam ser "ligados ou desligados" - ou disparar e serem inibidos.

O novo processador é baseado em um material bidimensional descoberto recentemente, o fósforo negro, ou fosforeno, cuja resistência elétrica se altera em resposta a diferentes comprimentos de onda da luz. Esse comportamento permite imitar a maneira como os neurônios trabalham para armazenar e excluir informações no cérebro.

"Ser capaz de armazenar, deletar e processar informações é crítico para a computação, e o cérebro faz isso de forma extremamente eficiente. Nós conseguimos simular a abordagem neural do cérebro simplesmente iluminando nosso chip com cores diferentes. Essa tecnologia nos leva adiante no caminho rumo à computação baseada em luz, rápida, eficiente e segura. Ela também nos deixa um passo importante à frente para a realização de um cérebro biônico - um chip cerebral que pode aprender com o meio ambiente da mesma forma que os humanos," disse o professor Sumeet Walia, da Universidade RMIT.

Tamanho entusiasmo se justifica devido ao fato de que a equipe conseguiu demonstrar que o processador neuromórfico pode realizar operações lógicas - o processamento de informações -, algo essencial para se obter funcionalidades semelhantes às do cérebro.

Chip neural

As conexões neurais acontecem no cérebro através de impulsos elétricos. Quando minúsculos picos de energia atingem um certo limiar de tensão, os neurônios disparam, o que se acredita estar na base da criação das nossas memórias.

No chip, a luz é usada para gerar uma fotocorrente. Mudar de uma cor para outra faz com que a corrente inverta sua direção, passando de positiva para negativa e vice-versa.

Esta comutação de direção, ou alteração de polaridade, é equivalente à ligação e quebra das conexões neurais, um mecanismo que permite aos neurônios se conectarem (e induzir o aprendizado) ou serem inibidos (e induzirem o esquecimento).

E é semelhante ao que é feito na optogenética, onde a modificação dos neurônios induzida pela luz faz com que eles liguem ou desliguem, permitindo ou inibindo as conexões com o próximo neurônio da cadeia.

Bibliografia:

Artigo: Multifunctional optoelectronics via harnessing defects in layered black phosphorus
Autores: Taimur Ahmed, Sruthi Kuriakose, Sherif Abbas, Michelle J. S. Spencer, Md. Ataur Rahman, Muhammad Tahir, Yuerui Lu, Prashant Sonar, Vipul Bansal, Madhu Bhaskaran, Sharath Sriram, Sumeet Walia
Revista: Advanced Functional Materials
DOI: 10.1002/adfm.201901991

FONTE: SITE INOVAÇÃO TECNOLOGICA