Por que as sinapses eletrônicas vieram para ficar

Redação do Site Inovação Tecnológica -  12/02/2016

Estrutura (esquerda) e gráfico de funcionamento (direita) do memristor ideal. [Imagem: Peifu Cheng et al. - 10.1021/acs.nanolett.5b04260]

Sinapses eletrônicas

Parece que os memristores, ou sinapses eletrônicas, ultrapassaram um ponto crítico além do qual nada mais segura seu desenvolvimento.

Memristores são o quarto componente eletrônico fundamental, depois dos resistores, capacitores e indutores, ou bobinas. Por muito tempo eles foram considerados o elo perdido da eletrônica, prometendo nada menos do que computadores que aprendem.

Desde que os primeiros memristores foram criados nos laboratórios da HP, em 2005, os engenheiros não têm poupado esforços para viabilizar técnica e industrialmente esses componentes eletrônicos que prometem colocar os transistores no chinelo.

Mem o quê?

Para se ter uma ideia das novas possibilidades, o primeiro memcomputador, feito com memristores, em vez de transistores, resolve em 11 dias o que os melhores computadores atuais levariam mais de 30.000 anos para fazer.

Os transistores, a base de toda a eletrônica moderna, funcionam com base em um fluxo de elétrons. Se o fluxo de elétrons for interrompido, todas as informações são perdidas.

Os memristores, por sua vez, são componentes elétricos com memória: sua resistência à passagem da corrente é dependente da evolução dinâmica do seu próprio estado interno, ou seja, das diversas correntes que o atravessam ao longo do tempo. Em outras palavras, os memristores conseguem se lembrar da quantidade de energia que estava fluindo através deles, e de manter essas informações mesmo quando a energia é desligada.

Alguns neurocomputadores usam um tipo decomputação analógica para imitar o cérebro. [Imagem: Stanford University]

Além disso, um transístor está limitado aos códigos binários - ou ele está desligado (0) ou ligado (1). Já os memristores se lembram dos seus níveis de energia, que são vários, semelhante às sinapses do cérebro, podendo operar com qualquer número entre zero e um.

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É por isso que se espera que os memristores levarão a uma revolução no campo da tecnologia da informação, permitindo criar redes neurais e colocar a inteligência artificial diretamente no hardware, nos chamados "processadores imprecisos".

Entre as possibilidades para um futuro mais próximo estão o armazenamento não-volátil de dados, a computação neuromórfica, que imita o cérebro, além decircuitos analógicos de altíssima velocidade, permitindo simular eventos naturais que são muito difíceis de lidar com a computação tradicional.

Memristor ideal

Só nas últimas semanas haviam sido anunciados dois avanços importantes na área: a construção dos primeiros memristores orgânicos, e um passo crucial para sua miniaturização, com a fabricação por impressão de memristores de nanofios unidimensionais.

Agora, Peifu Cheng, da Universidade Tecnológica de Michigan, nos EUA, construiu um memristor "ideal".

Para que todo o potencial desse componente possa ser explorado, o memristor ideal deve ser simétrico. Isto significa que, se sua tensão e corrente de operação forem colocadas em um gráfico, o gráfico deve ser uniforme, sem quebras e sem picos e com o mesmo desenho nos dois quadrantes.

Cheng conseguiu essa simetria inédita usando a já bem conhecida e igualmente promissora molibdenita, ou dissulfeto de molibdênio, um semicondutor emergente que já mostrou suas habilidades de transistores quânticos até chips completos,superando o grafeno e já se aproximando da fase industrial.

O memristor ideal foi construído com folhas unidimensionais - com uma única camada atômica - de molibdenita dispersas sobre os dois lados de uma película também finíssima de prata.

Bibliografia:

Memristive Behavior and Ideal Memristor of 1T Phase MoS Nanosheets
Peifu Cheng, Kai Sun, Yun Hang Hu
Nano Letters
Vol.: 16 (1), pp 572-576
DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b04260