Eletrônica

Processador analógico imita o cérebro

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/11/2011

A corrente elétrica flui ao longo dos transistores de forma semelhante ao movimento dos íons ao longo dos canais iônicos em uma célula - ou seja, este é um processador analógico.
[Imagem: Guy Rachmuth]

Processador neuromórfico analógico

Pesquisadores criaram um processador inteiramente eletrônico que imita o funcionamento das sinapses cerebrais.

Como o cérebro não é digital, como os processadores eletrônicos, os cientistas decidiram criar um processador analógico.

Usando cerca de 400 transistores, o chip neuromórfico imita como os neurônios cerebrais se adaptam em resposta a novas informações - um fenômeno conhecido como plasticidade cerebral.

A corrente elétrica flui ao longo dos transistores de forma semelhante ao movimento dos íons ao longo dos canais iônicos em uma célula.

Ou seja, o chip não é digital, ele é analógico, como o cérebro humano.

Os pesquisadores construíram os transistores para que eles imitassem a atividade dos diferentes canais iônicos presentes nas ligações entre os neurônios.

"Nós podemos ajustar os parâmetros do circuito para replicar canais iônicos específicos," explicou Chi-Sang Poon, coordenador da pesquisa. "Nós agora temos um mecanismo para capturar qualquer um dos processos iônicos que ocorrem em um neurônio."

Canais iônicos

O novo processador neuromórfico não imita unicamente os disparos dos neurônios, ele reproduz as condições de geração dos potenciais de ação que levam ao disparo dos neurônios.

"Se você quer realmente imitar o cérebro de forma realística, você tem que fazer mais do que disparar os neurônios. Você precisa capturar os processos intracelulares, que são baseados em canais iônicos," explica Poon.

Dean Buonomano, professor de neurobiologia da Universidade da Califórnia, não envolvido diretamente com a pesquisa, afirmou que "o nível de realismo biológico [do chip] é impressionante".

O novo chip representa "um avanço significativo nos esforços para incorporar o que nós sabemos sobre a biologia dos neurônios e da plasticidade sináptica em processadores CMOS," completou ele.

Simulações biológicas

De fato, se ainda está longe dos equipamentos de consumo, o processador neural analógico pode se tornar imediatamente uma ferramenta importante para aumentar justamente estes conhecimentos sobre o cérebro.

Mesmo os supercomputadores precisam de horas para simular funções neurais específicas, como o sistema de processamento visual humano.

Já o processador neuromórfico analógico é mais rápido do que o próprio sistema biológico, o que permitirá acelerar muito esses estudos.

Outra aplicação potencial do novo chip é na construção de interfaces entre equipamentos eletrônicos e sistemas biológicos, por exemplo, estabelecendo canais de comunicação direta entre o cérebro e equipamentos robotizados, como as próteses.

Os 400 transistores imitam o funcionamento de uma única sinapse.

Se parece pouco, basta ver que um processador estado-da-arte tem cerca de 700 milhões de transistores - o que abriria a possibilidade teórica da emulação de de quase dois milhões de sinapses em um único chip. Mas este é um futuro distante.

Processadores que imitam o cérebro

Com o advento da computação orgânica, as pesquisas rumo a um processador neural mostram sinais de convergência.

Mas ainda é difícil afirmar se serão os processadores moleculares que evoluirão rumo aos seus equivalentes eletrônicos, ou se serão estes que irão incorporar mecanismos que imitem o cérebro, criando o chamado processador neuromórfico.

O trabalho agora apresentado pelo Dr. Poon e seus colegas do MIT enquadra-se nesta segunda categoria, similar aos processadores cognitivos da IBM.