Duas funções neurais básicas são embutidas em um único chip

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/03/2023

Neurônio e sinapse obtidos com o mesmo material, tudo integrado no mesmo chip.
[Imagem: Yongbiao Zhai et al. - 10.1063/5.0131838]

Sinapse mais neurônio

Pesquisadores chineses conseguiram juntar em um chip componentes que cumprem as duas funções básicas do cérebro que estão na base da computação neuromórfica.

Para que a computação imite o cérebro, é necessário ter componentes que cumpram as duas funções básicas dos componentes biológicos: Níveis de condutividade elétrica ajustáveis, para imitar as sinapses, e disparos por picos de tensão, para imitar os neurônios.

Yongbiao Zhai e seus colegas conseguiram isto com um transístor de efeito de campo (FET) feito com um material ferroelétrico, o semicondutor seleneto de índio (In₂Se₃). Os efeitos de sinapse e neurônio são obtidos por polarizações independentes no plano e fora do plano no semicondutor.

"Este dispositivo reconfigurável pode alternar entre condutância modulada continuamente com não volatilidade, para emular as sinapses, e comportamento de pico com volatilidade, para imitar os neurônios," disse Han.

Além de tudo funcionar a temperatura ambiente, o chip experimental apresentou alta velocidade no processamento e baixo consumo de energia, ambos promessas chave da computação neuromórfica, mas que têm sido difíceis de obter em dispositivos práticos.

Rodando uma rede neural estática, o chip apresentou taxas de precisão de quase 72% para classificação de expressões e mais de 95% para reconhecimento facial. A taxa de reconhecimento dinâmico para imagens digitais foi de quase 85%, apresentando uma capacidade de aprendizado e eficiência mais robusta do que a rede neural estática.

Esquema e foto do transístor neuromórfico.
[Imagem: Yongbiao Zhai et al. - 10.1063/5.0131838]

Chip neuromórfico

A grande vantagem desta demonstração está em que tudo foi construído na forma de circuitos modulares, típicos dos chips, e usando o mesmo tipo de material para obter os dois efeitos neuromórficos.

"Nosso trabalho comprova a eficácia do método de reconfiguração. Além disso, a capacidade de projetar os blocos de construção sob demanda abre novas direções para computadores semelhantes ao cérebro," disse o professor Su-Ting Han, da Universidade Shenzhen.

Mais tópicos