neuromórfico

“Depois de trabalhar no desenvolvimento de componentes usados nos primórdios da informática, Carver Mead voltou sua atenção, nos anos 80, para um conjunto ainda mais complexo e engenhoso de circuitos: o sistema nervoso humano. Ele é, indiscutivelmente, o sistema de computação de maior sucesso de todos os tempos e é um sistema analógico, não digital. Os sistemas digitais do mundo da tecnologia eram rápidos e complexos; os sistemas analógicos, lentos e simples. Mead achou que aprenderia muito por meio do estudo e da tentativa de fabricar um modelo em silício das obras-primas naturais do projeto analógico humano. Era um campo tão novo que nem sequer tinha nome. Mead o batizou de eletrônica neuromórfica. E empresas foram criadas.”¹

“Quando se discute a próxima fronteira da computação, há quem aposte nos computadores quânticos ou acredite que o futuro está na computação neuromórfica – ambas opções aos tradicionais computadores binários (0/1) utilizados atualmente. Para quem aposta na segunda opção, uma boa notícia: cientistas da Universidade de Groningen, nos Países Baixos, conseguiram criar elementos comparáveis a neurônios e sinapses cerebrais utilizando um metal complexo. No estudo, o time de pesquisadoras usou spins, uma propriedade magnética dos elétrons utilizada para transportar, manipular e armazenar informações. Os resultados foram publicados no dia 18 de maio, na revista Frontiers in Nanotechnology.”²

“Na computação tradicional, o bit, a menor unidade de informação que pode ser armazenada ou transmitida, resume-se à alternativa ‘um ou zero’. E informa se, naquele ponto, o circuito está fechado, possibilitando a passagem de corrente elétrica, ou está aberto, obstruindo o sinal. Em suma, é ‘sim ou não’, e não há meio-termo. Na computação neuromórfica, cada unidade básica poderia exibir vários estados possíveis: o ‘sim’, o ‘não’ e diferentes tipos de ‘talvez’. Além disso, as redes neurais apresentariam padrões de plasticidade e capacidade de aprendizado cada vez mais semelhantes aos das estruturas biológicas. Isso significa que muitas unidades diferentes poderiam se sincronizar, de modo que o padrão elétrico de uma seria aprendido e assumido por outra.”³

“A definição original de computação neuromórfica foi cunhada por Carver Mead do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), no final da década de 1980, e pode ser ilustrativamente resumida como a ideia de desenvolver computadores que se comportem de forma semelhante ao cérebro. A ideia parte da tentativa de emular o funcionamento das sinapses neurais biológicas. Os processadores não seriam mais pré-programados, mas funcionariam a partir de conexões entre os circuitos que se estabelecem através do aprendizado constante vindo do tráfego de dados pelo chip dos computadores. Essa nova dinâmica gera sinais que viajam para outros componentes do sistema computacional, mudando a rede ‘neural’ de comunicação de forma semelhante ao que ocorre com os seres humanos. Em resumo: as ações se alteram em função da informação recebida, com alto dinamismo.”⁴

“Sonho de consumo dos profissionais que tentam inovar nesse campo são os computadores neuromórficos, aqueles que seriam desenhados sob inspiração da arquitetura dos circuitos neurais, isto é, dotados de neuroplasticidade. Seria preciso construir elementos físicos mutáveis nos computadores, como são as sinapses e neurônios no cérebro. A tentativa mais recente foi publicada há poucos meses na revista Science, por um time de pesquisadores norte-americanos. Eles relatam o desempenho de um novo material destinado a compor os circuitos inteligentes dos computadores do futuro. Um material dotado de neuroplasticidade. Trata-se de um finíssimo filme que atende pelo nome simpático de ‘niquelato de perovskita’, delicadamente sobreposto a plaquinhas feitas de diferentes metais – ouro, paládio ou lantânio. [...] O dispositivo foi testado em várias situações dinâmicas que exigem rapidez e fidelidade de processamento, como o reconhecimento de imagens de pássaros, a decodificação de números falados, e a classificação de ritmos do eletrocardiograma.”⁵

“O cérebro humano tem cerca de 100 bilhões de neurônios, cada um conectado a outros 10 mil, comunicando-se por meio de sinapses com velocidade aproximada de 10 quatrilhões de operações complexas por segundo, ou seja, 10 petaflops. Para isso, o cérebro consome menos energia que a necessária para acender uma lâmpada caseira. Levando em conta velocidade e consumo de energia, pode-se dizer que o cérebro é um bilhão de vezes mais eficiente que o mais potente supercomputador já construído. Então, por que não criar um computador que use o mesmo mecanismo do cérebro? É justamente isso o que buscam cientistas e engenheiros envolvidos na engenharia neuromórfica.”⁶

“Batizado de NeuRRAM, o processador neuromórfico viabiliza o uso da IA [Inteligência Artificial] em uma ampla variedade de dispositivos de uso final, desconectados da nuvem, rodando tarefas cognitivas sofisticadas em qualquer lugar e a qualquer momento, sem depender de uma conexão de rede com um servidor centralizado. Atualmente, a computação de IA exige grande poder computacional e consome muita energia. Isso coloca em destaque as deficiências da arquitetura computacional atual, em que os dados precisam viajar constantemente entre a memória e o processador. ‘É o equivalente a fazer uma viagem de oito horas para um dia de trabalho de duas horas’, comparou Weier Wan, da Universidade da Califórnia de San Diego. Resolver esse gargalo abre caminho para aplicações de inteligência artificial desplugada que vão de tradutores em tempo real e veículos sem motorista a robôs espaciais.”⁷