Conceito
- O que é?
- Os chips neuromórficos são dispositivos que buscam imitar um córtex biológico, ou, em outras palavras, se tratam de chips “cerebrais”. Já a engenharia neuromórfica se presta tanto ao desenvolvimento de dispositivos que simulem o cérebro, quanto à criação de computadores inspirados no funcionamento desse órgão.
- Porque é interessante?
- Um dos grandes objetivos da computação é criar cérebros inteligentes como os dos humanos e um dos principais diferenciais desse órgão, quando comparado com processadores, é a capacidade de tomar decisões. Até agora, os processadores que utilizamos são limitados a obedecer a uma série de regras e a realizar tarefas bem específicas. Entretanto, os chips neuromórficos vêm mostrando grandes progressos. Depois de imitarem a rede neural do cérebro humano, esses sistemas deram mais um grande passo: agora eles também simulam neurônios.
Com essa tecnologia, aparelhos que realizam determinadas funcionalidades no nosso dia a dia, por exemplo, se tornariam ainda menos dependentes da influência humana, o que traria mais comodidade e praticidade.
- Quais as características marcantes?
- O processamento computacional do cérebro apresenta duas diferenças básicas em relação aos computadores desenvolvidos até agora. A primeira diferença é que no cérebro o processamento é paralelo. Nos computadores, é sequencial. A outra diferença é que, ao contrário do computador, o cérebro não tem um local definido para armazenar dados. A memória no cérebro está distribuída entre os vários elementos do circuito neuronal. Esse aspecto orientou o interesse da comunidade científica por um dispositivo inventado nos anos 1970 pelo engenheiro e cientista da computação filipino Leon Ong Chua, o memristor (acrônimo para memory resistor).
É necessário dizer que as aplicações do memristor não se limitam à neurociência. Assim como a engenharia neuromórfica, o dispositivo inventado por Leon Chua deverá ser usado em computadores da nova geração, comercializados para uso geral. No final, espera-se que essas inovações resultem em máquinas com inteligência artificial, computadores humanóides que enxergam, ouvem, falam e, sonho ou pesadelo, tomam decisões.
- Como está o Brasil neste segmento?
- Atualmente não há estudos nacionais significativos relacionados a essa área.
Software
- Como o software pode ser empregado nesta tecnologia?
Cientistas suíços afirmam ter descoberto como configurar um processador neuromórfico para que ele imite o mecanismo de processamento de informações do cérebro humano. Em outras palavras, como fazer com que um chip formado por neurônios artificiais assuma um comportamento, em vez de executar um programa passo a passo, como fazem os processadores eletrônicos tradicionais. Ou seja, o funcionamento dos chips neuromórficos não obedece necessariamente a um software, mas o chip roda módulos de processamento equivalentes às chamadas “máquinas de estado finito”, um conceito matemático para descrever processos lógicos ou programas de computador.
O comportamento dos seres vivos pode ser formulado de forma simplificada em termos de máquinas de estado finito, o que permite sua transferência para o hardware neuromórfico.
Aplicação
- Cite as situações onde podemos usar esta tecnologia?
- Pode-se combinar os chips com componentes sensoriais neuromórficos, tais como uma cóclea ou uma retina artificial, para criar sistemas cognitivos capazes de interagir com o ambiente em tempo real.
Esses dispositivos serão úteis tanto para o controle de robôs e outros equipamentos, quanto para a fabricação de uma nova geração de próteses inteligentes.
Tecnologias
- Quais tecnologias são usadas?
- Os processadores neuromórficos são construídos não com transistores comuns, mas com componentes eletrônicos chamados memristores, que funcionam de forma parecida com os neurônios, pois são componentes eletrônicos capazes de se "lembrar" das correntes elétricas que passaram por eles, o que faz com que sejam chamados de sinapses artificiais.
- Como funciona?
- O Memristor, como dito ateriormente, é um componente que foi teorizado pelo cientista Leon Chua, no ano de 1971. O Memristor é, na verdade, uma junção entre a capacidade resistiva (do resistor) e a memorização (das memórias) e é construído em nanotecnologia.
O memristor é considerado o quarto componente eletrônico passivo. Da mesma forma que para o resistor, o capacitor e o indutor, a definição do memristor pode ser dada por variáveis fundamentais da Eletrônica, tais como corrente, tensão, carga elétrica e fluxo magnético. No entanto, ao contrário dos outros três elementos que são lineares e invariantes ao tempo, o memristor é não-linear e pode ter forma de grande variedade de funções de carga variáveis ao tempo. Não existe, assim, um memristor genérico: cada memristor pode ser desenvolvido para desempenhar uma determinada função não-linear entre a integral da tensão e a integral da corrente. Um memristor linear e invariante ao tempo é simplesmente um resistor convencional.
Estado da Arte
- Descreva um exemplo recente
- Pesquisadores testam drone com chip neuromórfico que imita cérebro
Há quase sete anos saiu a notícia de que a DARPA, agência do governo americano que desenvolve tecnologias militares, estava investindo milhões de dólares em chips neuromórficos. Como parte do desafio da DARPA, o Centro de Sistemas Neurais e Emergentes do HRL Laboratories testou um pequeno drone com um protótipo de chip neuromórfico. O drone conta com 576 neurônios de silício que se comunicam através de picos de eletricidade e respondem a dados de sensores óticos, de ultrassom e infravermelhos. E graças a esse chip cerebral, o pequeno robô não precisa necessariamente de um ser humano para dizer o que fazer. Ele pode aprender e agir por conta própria.
Referências
http://gizmodo.uol.com.br http://cienciahoje.uol.com.br http://tecnogeek.com.br http://www.inovacaotecnologica.com.br http://pt.wikipedia.org