Sinapses artificiais de ligas metálicas são postas em um único neurochip

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/06/2020

O neurochip consegue se lembrar da imagem que mostrou antes.
[Imagem: Hanwool Yeon et al. - 10.1038/s41565-020-0694-5]

Memoristores de ligas metálicas

Engenheiros do MIT usaram uma nova tecnologia para fabricar sinapses artificiais e já conseguiram colocar dezenas de milhares delas em um único chip.

As sinapses artificiais são mais conhecidas como memoristores, componentes eletrônicos dotados de memória, o que permite que eles imitem as interações entre os neurônios. Os memoristores são a base da chamada "computação neuromórfica", processadores que imitam o funcionamento do cérebro, o que está permitindo fazer uma versão em hardware da inteligência artificial.

Como os memoristores têm sido construídos tipicamente como matrizes entrelaçadas de nanofios, Hanwool Yeon e seus colegas foram buscar na metalurgia os princípios para fabricar cada memoristor a partir de ligas de prata e cobre. Os nanofios da liga metálica são depositados em um molde previamente escavado em uma pastilha de silício.

Quando colocaram o chip para resolver tarefas visuais, o pequeno processador foi capaz de lembrar as imagens armazenadas e reproduzi-las várias vezes, em versões mais nítidas e limpas em comparação com as arquiteturas já existentes de memoristores feitos com elementos metálicos puros - em contraposição às ligas usadas agora.

Embora esteja longe de bater um recorde - a Intel já tem processadores neuromórficos com milhões de neurônios - o protótipo demonstra um novo tipo de memoristor para dispositivos que processam informações de uma maneira que imita a arquitetura neural do cérebro.

"Imagine conectar um dispositivo neuromórfico a uma câmera no seu carro e fazer com que ele reconheça luzes e objetos e tome uma decisão imediatamente, sem precisar se conectar à internet. Esperamos usar memoristores com eficiência energética para executar essas tarefas no local, em tempo real," antevê o professor Jeehwan Kim.

Memoristores contra transistores

Um transístor em um circuito eletrônico convencional transmite informações alternando entre um de dois valores possíveis - 0 e 1 - e faz isso apenas quando o sinal que recebe, na forma de uma corrente elétrica, possui uma intensidade específica.

Um memoristor - que pode ser entendido como um transístor com memória - não se limita a dois valores, funcionando ao longo de um gradiente, como uma sinapse no cérebro. O sinal que ele produz varia de acordo com a força do sinal que ele recebe e esse sinal também altera sua resistência elétrica, de forma que ele se "lembra" das coisas que fez antes.

Ao lembrar o valor associado a uma dada intensidade de corrente, o memoristor produz exatamente o mesmo sinal na próxima vez em que receber uma corrente semelhante. Isso garante que a resposta a uma equação complexa, ou a classificação visual de um objeto, seja confiável, um feito que normalmente envolve vários transistores e capacitores.

Como primeiro teste do chip, a equipe recriou uma imagem em tons de cinza do escudo do Capitão América. Eles associaram cada píxel da imagem a um memoristor correspondente no chip e então modularam a condutância de cada memoristor que tinha "força" semelhante à cor no píxel correspondente.

O chip produziu a mesma imagem nítida do escudo e foi capaz de lembrar a imagem e reproduzi-la várias vezes.

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