Memória neuromórfica TRAM para cérebros eletrônicos

Redação do Site Inovação Tecnológica -  10/10/2016

Além de ter poucos átomos de espessura, a memória de tunelamento é fabricada sobre uma borracha, podendo ser dobrada ou esticada sem parar de funcionar. [Imagem: Quoc An Vu et al. - 10.1038/ncomms12725]

Eficiência cerebral

O programa AlphaGo, que venceu Lee Se-Dol, campeão coreano de um dos jogos de tabuleiro mais difíceis do mundo, foi comemorado como um feito dainteligência artificial, muito superior à mais conhecida e histórica vitória sobre o campeão mundial de xadrez porque o programa é mais inteligente e versátil.

Mas nem todos os especialistas na área ficaram satisfeitos.

"O jogo foi bastante apertado, mas o AlphaGo usou 1.200 CPUs e 56.000 watts de eletricidade por hora, enquanto Lee utilizou apenas 20 watts. Se um hardware que imita a estrutura do cérebro humano for desenvolvido, nós poderemos rodar a inteligência artificial com menos energia," argumenta Yu Woo Jong, do Instituto de Ciências Básicas da Coreia do Sul.

E ele não está de mãos vazias. Sua equipe acaba de desenvolver um novo tipo de memória inspirado nas conexões neuronais do cérebro humano, as sinapses.

Memória TRAM

Esta nova versão de sinapse eletrônica possui algumas vantagens nada desprezíveis: além de serem robustas e não esquecerem facilmente, elas são flexíveis e podem até ser esticadas, abrindo caminho para a criação de aparelhos eletrônicos moles, que possam ser anexados a roupas, acessórios ou mesmo ao corpo.

A memória, que tem apenas dois terminais - como os memoristores e mais simples do que as memórias flash e seus três terminais -, foi batizada de TRAM (Tunnelling Random Access Memory: memória de acesso aleatório por tunelamento).

A memória TRAM ainda não é tão rápida quanto as memórias flash, mas ela é flexível e transparente. [Imagem: Quoc An Vu et al. - 10.1038/ncomms12725]

A TRAM é formada por uma pilha de materiais bidimensionais: uma camada monoatômica de molibdenita (MoS2), uma camada de isolamento de nitreto hexagonal de boro (h-BN), com poucos átomos de espessura, e uma camada monoatômica de grafeno.

Precisando de apenas dois eletrodos, a memória TRAM dispensa uma camada rígida de óxido, podendo ser montada em substratos flexíveis.

Memórias de dois terminais

Em termos simples, a memória é criada (0 lógico), lida e apagada (1 lógico) seguindo o fluxo dos elétrons através das três camadas.

A TRAM armazena dados mantendo os elétrons na sua camada de grafeno. Ao aplicar tensões diferentes entre os eletrodos, os elétrons fluem do primeiro eletrodo até o grafeno tunelando por meio da camada isolante h-BN. A camada de grafeno se torna negativamente carregada e a memória é escrita e armazenada. Quando cargas positivas são introduzidas na camada de grafeno, pelo outro eletrodo, a memória é apagada.

Embora ainda não seja tão rápida quanto as memórias flash, a memória TRAM apresentou desempenho melhor do que outras memórias de dois terminais, como as PRAM (memória RAM de alteração de fase) e as RRAM (memórias RAM resistivas).

Bibliografia:

Two-terminal floating-gate memory with van der waals heterostructures for ultrahigh on/off ratio
Quoc An Vu, Yong Seon Shin, Young Rae Kim, Van Luan Nguyen, Won Tae Kang, Hyun Kim, Dinh Hoa Luong, Il Min Lee, Kiyoung Lee, Dong-Su Ko, Jinseong Heo, Seongjun Park, Young Hee Lee, Woo Jong Yu
Nature Communications
Vol.: 7, Article number: 12725
DOI: 10.1038/ncomms12725