Chip de visão neuromórfica dará visão instantânea para carros e robôs

Redação do Site Inovação Tecnológica - 15/05/2025

Protótipo do chip de visão artificial neuromórfica que faz tudo sozinho, em tempo real.
[Imagem: Will Wright/RMIT]

Visão artificial neuromórfica

Engenheiros australianos criaram um pequeno chip neuromórfico que detecta o movimento, armazena memórias e processa informações de modo parecido com o cérebro humano, sem a necessidade de um computador externo.

Essa capacidade de operação autônoma de um chip de visão artificial é um passo importante para o processamento visual instantâneo embarcado, como o que é necessário em veículos autônomos, robótica e outras aplicações envolvendo a interação humana com equipamentos automatizados.

"Os sistemas de visão neuromórfica são projetados para usar processamento analógico semelhante ao do nosso cérebro, o que pode reduzir significativamente a quantidade de energia necessária para executar tarefas visuais complexas, em comparação com as tecnologias digitais usadas hoje," disse Sumeet Walia, da Universidade RMIT.

A base para a criação desse chip inovador é uma estrela da eletrônica de nova geração, um composto metálico conhecido como dissulfeto de molibdênio (MoS₂) - ou, mais informalmente, molibdenita.

O protótipo apresentado agora é uma otimização de um chip neuromórfico que imita a retina e o cérebro juntos, que a equipe vem desenvolvendo há cerca de três anos.

"Demonstramos que o dissulfeto de molibdênio atomicamente fino pode replicar com precisão o comportamento do neurônio de integração e disparo, um bloco de construção fundamental das redes neurais de pico," disse o pesquisador Thiha Aung.

Esquema do neurônio artificial baseado em molibdenita e do sistema de captura, processamento e armazenamento de imagens.
[Imagem: Thiha Aung et al. - 10.1002/admt.202401677]

Visão em tempo real

Em seu avanço mais recente, a equipe descobriu como defeitos em escala atômica na molibdenita podem ser explorados para capturar a luz e processá-la na forma de sinais elétricos, assim como os neurônios operam em nosso cérebro.

"Este dispositivo de prova de conceito imita a capacidade do olho humano de capturar luz e a capacidade do cérebro de processar essa informação visual, permitindo que ele detecte uma mudança no ambiente instantaneamente e crie memórias sem a necessidade de usar grandes quantidades de dados e energia," disse Walia.

E isso é muito superior aos sistemas digitais atuais, que consomem muita energia e precisam usar sistemas de memória separados, o que acrescenta retardos que dificultam uma tomada de decisões verdadeiramente em tempo real, o que é essencial em situações de alta velocidade, como nos veículos autônomos ou nos robôs industriais.

Nesta primeira demonstração, o pequeno chip detectou mudanças no movimento de uma mão acenando, sem a necessidade de capturar os eventos quadro a quadro - isso é conhecido como detecção de bordas, que requer significativamente menos processamento de dados e energia. Uma vez detectadas as mudanças no objeto - neste caso uma mão - o dispositivo armazena esses eventos como memórias, imitando o cérebro.

E as demonstrações foram feitas no espectro visível ao olho humano, superando as demonstrações neuromórficas anteriores, feitas no domínio ultravioleta. Além disso, enquanto a versão anterior com UV envolvia apenas a detecção, a criação de memória e o processamento de imagens estáticas, agora as memórias podem ser reiniciadas, para que o chip fique pronto para executar a próxima tarefa de captura.

Ao imitar o cérebro humano, o chip funciona de modo analógico, e não digital, o que tem grandes vantagens.
[Imagem: Thiha Aung et al. - 10.1002/admt.202401677]

Anos à frente

É um passo importante na visão artificial neuromórfica, mas estamos longe de um chip verdadeiramente funcional: A prova de conceito terá que ser ampliada para um número de píxeis capaz de captar uma resolução significativa, e ainda será necessário aprimorar os processos de fabricação industrial para replicar o chip criado em laboratório pela equipe.

"A visão neuromórfica em aplicações como veículos automatizados e sistemas robóticos avançados, que ainda está a muitos anos de se tornar prática, poderá detectar mudanças em uma cena quase instantaneamente, sem a necessidade de processar muitos dados, permitindo uma resposta muito mais rápida que poderia salvar vidas," disse Walia.

"Para robôs que trabalham em estreita colaboração com humanos na indústria ou como assistentes pessoais, a tecnologia neuromórfica poderá permitir interações mais naturais, reconhecendo e reagindo ao comportamento humano com o mínimo de atraso," disse o professor Akram Al-Hourani, membro da equipe.

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