Um novo estudo de colaboração internacional liderado por pesquisadores do Instituto Nacional de Ciência dos Materiais do Japão deu um passo significativo em direção à criação de máquinas pensantes.
A equipe desenvolveu um dispositivo com características análogas a certos comportamentos cerebrais, como aprendizado, memorização, esquecimento, vigília e sono.
“A maneira como o dispositivo evolui e muda constantemente imita o cérebro humano. Ele pode criar diferentes tipos de padrões de comportamento que não se repetem”, explicou James Gimzewski, professor de química e bioquímica da Universidade da Califórnia em Los Angeles e um dos autores do novo estudo.
O dispositivo
O dispositivo é composto de um “emaranhado” de nanofios de prata com um diâmetro de aproximadamente 360 nanômetros. Um nanômetro é um bilionésimo de metro.
Em seguida, esses nanofios são revestidos com um polímero isolante com cerca de um nanômetro de espessura.
No geral, o dispositivo mede cerca de 10 milímetros quadrados. Para entender quão pequeno é isso, seriam precisos 25 deles para cobrir uma moeda de um centavo.
Uma minúscula máquina pensante
Os pesquisadores colocaram o dispositivo em uma bolacha de silício e permitiram que ele se configurasse aleatoriamente, da maneira que quisesse.
Os nanofios formaram estruturas altamente interconectadas, muito similares àquelas que formam o neocórtex cerebral humano, envolvido em funções como linguagem, percepção e cognição.
Uma das características que diferenciam essa rede de nanofios dos circuitos eletrônicos convencionais é que os elétrons que fluem através dela causam mudanças na sua configuração física.
No experimento, correntes elétricas fizeram com que átomos de prata migrassem do revestimento de polímero e formassem conexões onde dois nanofios se emaranhavam. O sistema tinha cerca de 10 milhões de junções deste tipo, análogas às sinapses nos pontos em que células cerebrais se conectam.
Os pesquisadores também anexaram dois eletrodos ao dispositivo para descobrir como a rede trabalhava. Eles observaram “comportamento emergente”, o que significa que ela tinha características que não podiam ser atribuídas a nenhuma parte específica do dispositivo. Essa é mais uma semelhança da rede com o cérebro, e algo que a diferencia de computadores regulares.
Analogias comportamentais
De acordo com os cientistas, após um fluxo de corrente pela rede, as conexões entre os nanofios persistiam por até um minuto em alguns casos, o que se parece com o processo de aprendizado e memorização do cérebro.
Em outros, as conexões eram interrompidas abruptamente após a carga, o que por sua vez se assemelha ao processo de esquecimento do cérebro.
A equipe ainda descobriu que, com menos energia fluindo, o dispositivo exibia um comportamento que corresponde ao que os neurocientistas veem em ressonâncias magnéticas do cérebro de uma pessoa dormindo. Com mais energia, o comportamento da rede é equivalente ao do cérebro acordado.
Aplicações
A nova pesquisa é mais um passo em direção a criação de computadores funcional e fisicamente mais parecidos com o cérebro humano. Em outras palavras, “máquinas pensantes” capazes de solucionar problemas que os computadores atuais não conseguem, com muito menos energia.
“Nossa abordagem pode ser útil para gerar novos tipos de hardware que sejam eficientes em termos de energia e capazes de processar conjuntos de dados complexos que desafiam os limites dos computadores modernos”, disse Adam Stieg, também da Universidade da Califórnia em Los Angeles, outro coautor do estudo.
O comportamento dos nanofios também se assemelha a outros sistemas naturais, como padrões climáticos. Logo, outra aplicação possível é usar o dispositivo como modelo para prever tais sistemas complexos.
Stieg e Gimzewski já fizeram um experimento semelhante para prever tendências estatísticas nos padrões de tráfego de Los Angeles.
Energia
Uma das coisas mais interessantes sobre as redes de nanofios é que elas têm a vantagem de requerer muito menos energia para realizar tarefas complexas por conta de suas similaridades com a maneira como o cérebro trabalha.
O cérebro é muito eficiente em processamento: necessita da mesma quantidade de energia que uma lâmpada de 20 watts para trabalhar. Já um computador convencional no meio de tarefas como aprendizado de máquina ou buscas na internet gasta o equivalente ao uso de energia várias casas juntas.
“Temos uma missão mais ampla do que apenas reprogramar computadores existentes. Nossa visão é um sistema que eventualmente poderá lidar com tarefas mais próximas da maneira como o ser humano opera”, concluiu Gimzewski.
Um artigo sobre a pesquisa foi publicado na revista científica Scientific Reports. [Phys]