Sinapse de grafeno imita neurônios e plasticidade

Redação do Site Inovação Tecnológica -  23/11/2015

A sinapse é totalmente reproduzida em um único componente. [Imagem: He Tian et al. - 10.1021/acs.nanolett.5b03283]

Componentes neuromórficos

Construir um computador que aprende e se lembra do passado como um cérebro humano é um desafio inatingível no horizonte visível da tecnologia atual.

Mas é uma fonte de inspiração que vale a pena usar.

Há poucos dias, por exemplo, uma equipe italiana mostrou que neurônios simulados em software são capazes de aprender a se comunicar em linguagemnatural.

Agora, He Tian e seus colegas da Universidade Tsinghua, na China, abriram o caminho para que se repitam feitos similares em hardware, o que é essencial no caminho rumo aos processadores neuromórficos.

A equipe desenvolveu uma sinapse artificial que imita a plasticidade dos neurônios biológicos, um dos elementos essenciais da simulação feita em software pela equipe italiana.

Como o outro elemento usado naquela simulação em software pode ser simulado por um transístor, a expectativa é que o novo componente sirva de fato como ponto de partida para a criação de circuitos neurais artificiais em hardware.

Sinapse sintética

Os pesquisadores chineses criaram a sinapse artificial usando óxido de alumínio e uma camada dupla e torcida de grafeno.

Aplicando diferentes tensões elétricas no componente, é possível controlar a intensidade da reação do componente receptor.

"Devido à condutância ambipolar do grafeno, tanto o comportamento da sinapse excitatória quanto da sinapse inibidora podem ser obtidos em um único dispositivo. Além disso, a plasticidade sináptica pode também ser modulada por meio do ajuste da densidade de portadoras no grafeno," escreve a equipe.

Os pesquisadores afirmam que esse sistema dinâmico pode servir de base para o desenvolvimento de circuitos capazes de aprendizagem, eventualmente servindo como uma alternativa aos memristores.

Plasticidade

Embora ainda não totalmente compreendida, a plasticidade do cérebro - a capacidade das células nervosas, sinapses e áreas cerebrais para se adaptarem de acordo com o uso - é essencial para o funcionamento de todo o órgão.

Essa flexibilidade e mutabilidade das sinapses, variando a qualidade e a quantidade das moléculas sinalizadoras liberadas em cada disparo, parece estar na base da capacidade dos neurônios para codificar memórias, aprender e até se curar de danos físicos.

• Processadores imprecisos a caminho dos cérebros artificiais

Bibliografia:

Graphene Dynamic Synapse with Modulatable Plasticity
He Tian, Wentian Mi, Xue-Feng Wang, Haiming Zhao, Qian-Yi Xie, Cheng Li, Yu-Xing Li, Yi Yang, Tian-Ling Ren
Nano Letters
Vol.: Article ASAP
DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b03283