Físicos teóricos da Universidade de Utrecht (Países Baixos), em colaboração com físicos experimentais da Universidade Sogang (Coreia do Sul), alcançaram um marco no campo da inteligência artificial (IA) ao desenvolver sinapse artificial que funciona com água e sal.

Para quem tem pressa:

• Físicos teóricos da Universidade de Utrecht, em colaboração com físicos experimentais da Universidade Sogang, desenvolveram uma sinapse artificial que opera com água e sal, emulando a funcionalidade das sinapses humanas;
• A pesquisa explora a possibilidade de replicar mecanismos cerebrais num ambiente aquoso, contrastando com o uso predominante de materiais sólidos em dispositivos atuais. Isso se alinha a esforços para aumentar a eficiência energética dos computadores, inspirando-se no processamento não binário e na economia energética do cérebro humano;
• O dispositivo criado, chamado de memristor iontrônico, consiste num microcanal em forma de cone preenchido com solução salina, que atua como sinapse artificial. A migração de íons neste canal pode ser controlada por impulsos elétricos, modificando a condutividade de forma análoga à plasticidade sináptica no cérebro humano;
• Este avanço tecnológico marca um passo significativo em direção à replicação das complexidades do processamento cerebral humano em computadores.

Esta inovação fornece a primeira evidência de que sistemas utilizando o mesmo meio que nossos cérebros podem processar informações complexas. E abre perspectivas para o design de futuros computadores.

O artigo sobre a pesquisa, publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences, detalha como a equipe conseguiu emular a funcionalidade das sinapses do cérebro humano, cruciais para a transmissão de sinais entre neurônios.

Inspiração em cérebros para computadores

A descoberta sugere que é possível replicar este mecanismo num ambiente aquoso, contrapondo-se ao uso predominante de materiais sólidos nos dispositivos atuais.

Os cientistas têm buscado inspiração no cérebro humano para aumentar a eficiência energética dos computadores, que tradicionalmente dependem de processamento binário.

Nesta busca, a ideia de utilizar água e íons de sal, semelhante ao meio empregado pelos cérebros humanos, surgiu como uma alternativa promissora.

Isso levou ao desenvolvimento de computadores neuromórficos, que tentam imitar a maneira como nossos cérebros processam informações.

Sinapse artificial

Na pesquisa, o dispositivo criado, conhecido como memristor iontrônico, consiste num microcanal em forma de cone preenchido com uma solução salina.

Este canal atua como uma sinapse artificial, onde a migração de íons pode ser controlada por impulsos elétricos, alterando a condutividade do canal de maneira análoga à plasticidade sináptica no cérebro humano.

Tim Kamsma, autor principal do estudo, falou sobre a pesquisa em entrevista ao site da Universidade de Utrecht. O pesquisador explicou que, embora dispositivos semelhantes baseados em materiais sólidos já existam, essa é a primeira vez que uma sinapse artificial capaz de processar informações complexas é demonstrada usando água e sal.

Este avanço não só reforça o entendimento dos processos neuronais mas também indica a viabilidade de sistemas neuromórficos iontrônicos.

Computadores cerebrais?

O memristor iontrônico permite ajustes na condutividade com base na intensidade e duração dos impulsos elétricos, similar ao fortalecimento ou enfraquecimento das conexões sinápticas no cérebro.

Além disso, o comprimento do canal influencia o tempo necessário para que as mudanças na concentração de íons se dissipem, oferecendo a possibilidade de personalizar o dispositivo para diferentes funções.

A pesquisa, originada de uma ideia de Kamsma durante seu doutorado, ganhou forma prática quando o grupo de pesquisa coreano se juntou ao projeto.

Num curto período, eles transformaram a teoria em modelo experimental, com resultados alinhando-se precisamente com as previsões teóricas.

Embora ainda seja uma área emergente, a pesquisa de Kamsma e sua equipe representa um passo significativo em direção à criação de computadores que replicam mais fielmente as complexidades do processamento cerebral humano.

Olhar Digital