Informática

Darwin, um processador neuromórfico com plasticidade cerebral

Darwin, processador neuromórfico baseado em redes neurais pulsadas
Foto do processador neuromórfico (esquerda) e da placa de demonstração (direita). [Imagem: Science China Press]

Processamento com poucos recursos

Engenheiros chineses construíram um processador neuromórfico - que imita o funcionamento do cérebro - usando a tradicional técnica CMOS de fabricação de circuitos eletrônicos.

A técnica é a mais simples disponível, a mesma escolhida, por exemplo, para fabricar o processador neuromórfico da IBM e o alemão Spikey, que vem rodando programas que imitam comportamentos desde 2014.

O "neuroprocessador" chinês, batizado de Darwin, foi fabricado usando o processo CMOS de 180 nanômetros, enorme para os padrões da indústria, mas largamente disponível em laboratórios de universidades.

Ele possui 2.048 neurônios, mais de 4 milhões de sinapses artificiais e 15 diferentes possíveis retardos sinápticos, o que dá ao Darwin uma elevada capacidade de reconfiguração, permitindo ajustar vários parâmetros dos neurônios e das próprias sinapses - uma espécie de "plasticidade neural artificial".

Segundo os professores De Ma (Universidade Hangzhou Dianzi) e Zhu Xiaolei (Universidade Zhejiang), o objetivo do processador neuromórfico é acelerar os algoritmos em hardware, de olho em aplicações com limitações de recursos, como dispositivos com eletrônica embarcada e aparelhos da Internet das Coisas.

Redes neurais pulsadas

O processador Darwin é baseado em uma rede neural pulsada, um tipo de rede neural de inspiração biológica que processa informações com base em "disparos" discretos no tempo, como os disparos dos neurônios - em comparação com os "clocks" contínuos dos processadores eletrônicos tradicionais.

A tentativa de fazer com que os computadores imitem o cérebro faz parte do campo das redes neurais artificiais (RNAs), um tipo de sistema de processamento de informações que imita os princípios dos cérebros biológicos, já amplamente utilizadas em software, em aplicativos como reconhecimentos de padrões, processamento de sinais, sistemas de apoio à decisão, ou, de forma mais geral, na inteligência artificial.

As redes neurais pulsadas (RNP) representam uma categoria de RNA inspirada no funcionamento do cérebro biológico, executando o processamento dos dados de forma discreta, o que é biologicamente mais realista do que as RNAs clássicas, podendo atingir uma relação desempenho-consumo de energia muito melhor.

Como elas utilizam disparos aleatórios para o processamento e a transmissão de dados, de forma semelhante às redes neurais biológicas, essas redes podem ser adequadas para análise e processamento de sinais neurais reais - nas neurociências e na medicina em geral - além de viabilizarem a construção de interfaces cérebro-computador.

Bibliografia:

Darwin: a Neuromorphic Hardware Co-Processor based on Spiking Neural Networks
Shen JunCheng, Ma De, Gu ZongHua, Zhang Ming, Zhu XiaoLei, Xu XiaoQiang, Xu Qi, Shen Yangjing, Pan Gang
Science China: Information Sciences
DOI: 10.1360/112010-977




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