Cientistas da Universidade de Utrecht, nos Países Baixos, e da Universidade Sogang, na Coreia do Sul, alcançaram um avanço histórico ao desenvolverem um dispositivo que replica o funcionamento neuronal do cérebro humano, utilizando água e sal como principais componentes. Esta conquista marca uma mudança de paradigma na pesquisa de inteligência artificial e computação neuromórfica.
Por décadas, os cientistas buscaram replicar as complexas funções do cérebro humano em dispositivos artificiais. No entanto, a maioria dos esforços estava centrada em tecnologias que se afastavam da barreira biológica, criando computadores baseados em métodos tradicionais que, embora poderosos, consumiam considerável quantidade de energia em comparação com o cérebro humano.
Agora, graças a este novo dispositivo, a ciência volta-se para a natureza em busca de soluções mais eficientes e sustentáveis.
Como é o dispositivo criado com água e sal
O dispositivo em questão, denominado memristor iônico, é resultado de uma colaboração entre físicos teóricos e experimentais. Ele mede apenas 150 por 200 micrômetros, aproximadamente a largura de três ou quatro fios de cabelo humanos.
Seu design, revelado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), é inspirado na sinapse cerebral, o componente essencial do cérebro responsável por transmitir sinais entre os neurônios. O mais notável é que este memristor iônico funciona utilizando água e sal, os mesmos elementos que constituem o meio interno do cérebro.
O princípio de funcionamento consiste em um microcanal em forma de cone cheio de uma solução de água e sal. Quando recebe impulsos elétricos, os íons presentes no líquido se deslocam através do canal, alterando a concentração de íons e ajustando a condutividade do canal. Este processo simula o fortalecimento ou enfraquecimento das conexões entre neurônios, imitando assim a plasticidade sináptica do cérebro humano.
O desenvolvimento deste dispositivo foi possível graças a uma combinação de teoria e experimentação. O professor Tim Kamsma, do Instituto de Física Teórica e do Instituto de Matemática da Universidade de Utrecht, concebeu a teoria que serviu de base para a criação do memristor iônico. Seu conceito foi recebido por um grupo de pesquisa na Coreia do Sul, que realizou o trabalho experimental necessário para materializar a ideia em um dispositivo funcional.
“A possibilidade de adaptar os canais para reter e processar informações por diferentes tempos é similar aos mecanismos sinápticos observados em nosso cérebro”, explica Kamsma.
O mais surpreendente deste achado é a rapidez com que se passou da teoria para a prática. Em apenas três meses, os pesquisadores conseguiram desenvolver um dispositivo que correspondia às previsões teóricas do professor Kamsma.
Qual é a relevância deste dispositivo e para que poderia ser utilizado
Este avanço representa um passo crucial rumo à criação de computadores que não apenas imitam os padrões de comunicação do cérebro humano, mas também utilizam o mesmo meio. Os pesquisadores acreditam que esta abordagem poderia levar a sistemas computacionais significativamente mais eficientes em termos de consumo de energia e capacidade de processamento.
Além disso, o memristor iônico poderia ter aplicações em uma ampla gama de campos, desde inteligência artificial até neurociência e medicina. Por exemplo, poderia ser usado no desenvolvimento de próteses neurais mais avançadas, capazes de se comunicar de maneira mais natural com o cérebro humano. Também poderia abrir novas possibilidades no campo da computação quântica, onde a eficiência energética é um fator crucial para alcançar seu potencial.
“Quem sabe, no final das contas, abra o caminho para sistemas computacionais que reproduzam mais fielmente as extraordinárias capacidades do cérebro humano”, afirmou Kamsma.