Computao inspirada no crebro ganha componentes dinmicos

Eletrnica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 02/06/2022

Memoristor reconfigurvel

Para construir um processador que funcione de forma similar ao crebro, os pesquisadores usam componentes chamadores memoristores, que tm uma vantagem crucial em relao aos transistores: Eles tm memria, o que permite que eles se ajustem constantemente ao trabalho que esto fazendo.

Isso j bastante, mas o crebro muito competente, tornando difcil imit-lo. Por exemplo, ele sempre ajusta seus neurnios para criar diferentes redes neurais, com diferentes modos de funcionamento e diferentes funcionalidades.

Para fazer o mesmo – reproduzir diferentes arquiteturas de redes neurais – de modo artificial, voc precisa configurar o memoristor de antemo, preparando-o para que ele funcione de um modo especfico. E, depois de pronto, ele no consegue se ajustar a outro modo de funcionamento.

Pelo menos, no conseguia at agora.

Redes neurais dinmicas

Rohit John e seus colegas de diversas instituies europeias acabam de criar um memoristor que pode chavear, em tempo de execuo, entre dois modos de operao, permitindo variar a arquitetura da rede neural.

Os novos componentes neuromrficos podem alternar entre dois modos de operao durante o uso: Um modo em que o sinal fica mais fraco ao longo do tempo e morre (modo voltil), e outro em que o sinal permanece constante (modo no-voltil).

“Esses dois modos de operao tambm so encontrados no crebro humano,” compara John. Por um lado, os estmulos nas sinapses so transmitidos de neurnio para neurnio com neurotransmissores bioqumicos. Esses estmulos comeam fortes e gradualmente se tornam mais fracos. Por outro lado, novas conexes sinpticas com outros neurnios se formam no crebro enquanto aprendemos. Essas conexes so mais duradouras.

Isso permitir reconfigurar o hardware para emular redes neurais tpicas, redes neurais pulsadas e fazer a computao de reservatrio, entre outras possibilidades, que a equipe pretende testar a seguir.

Memoristores mais similares aos neurnios

Os memristores que os pesquisadores construram so feitos de nanocristais de perovskita, um material semicondutor conhecido principalmente por seu uso em clulas fotovoltaicas.

“A ‘conduo nervosa’ nestes novos memoristores mediada pela ligao temporria ou permanente de ons de prata de um eletrodo para formar um nanofilamento que penetra na estrutura da perovskita, atravs da qual a corrente pode fluir,” explicou o professor Maksym Kovalenko, coordenador da equipe.

O processo pode ser regulado controlando o dimetro do filamento de prata, de modo que ele gradualmente se decomponha em ons de prata individuais (modo voltil) ou fique mais grosso (modo no voltil). Isso controlado pela intensidade da corrente eltrica conduzida pelo memristor: A aplicao de uma corrente fraca ativa o modo voltil, enquanto uma corrente forte ativa o modo no voltil.

“Estes componentes se aproximam mais dos neurnios reais do que os anteriores. Como resultado, eles ajudam os pesquisadores a testar melhor as hipteses em neuroinformtica e, assim esperamos, obter uma melhor compreenso dos princpios da computao de circuitos neuronais reais em humanos e animais,” disse Giacomo Indiveri, membro da equipe.

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