Uma equipe da Universidade de Utrecht, na Holanda, e da Universidade Sogang, na Coreia do Sul, afirma ter se inspirado no funcionamento do cérebro humano, que também usa partículas carregadas chamadas íons dissolvidos em água para transmitir sinais através de sinapses dentro dos neurônios.
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Chamado de memristor iontrônico, o dispositivo ‘lembra’ quanta carga elétrica já passou por ele, nos aproximando da geração de sistemas artificiais capazes de imitar os superpoderes do cérebro humano.
Para os investigadores, é também um exemplo poderoso de como a física teórica e experimental pode ser combinada para abrir novos caminhos científicos – dando à equipe um momento de “uau” quando a sinapse artificial foi criada.
É a primeira vez que pesquisadores simularam junções neurológicas chamadas sinapses usando os mesmos ingredientes de água e sal que o cérebro usa, contribuindo para um campo emergente que combina a biologia com a eletrônica chamada iontrônica.
Ainda estamos nos estágios iniciais do dispositivo e da iontrônica em geral. No entanto, a forma como o comprimento do canal afeta a duração da retenção de memória do memristor já sugere que os canais podem ser adaptados para tarefas específicas, tal como acontece no cérebro. Os físicos também querem ver como estas sinapses sintéticas poderiam ser combinadas de diferentes maneiras.
Com o formato de um cone com uma solução de água e sal em seu interior, o memristor iontrônico mede apenas 150 por 200 micrômetros – a largura de cerca de três ou quatro fios de cabelo humano lado a lado. Os impulsos elétricos fazem com que os íons se movam através do canal em forma de cone, com variações na carga elétrica levando a variações no movimento dos íons. A mudança na forma como a sinapse conduz eletricidade pode ser medida e decodificada para entender qual era o sinal de entrada, representando uma espécie de memória.
“Isso representa um avanço crucial em direção aos computadores, não apenas capazes de imitar os padrões de comunicação do cérebro humano, mas também de utilizar o mesmo meio”, disse Tim Kamsma, físico teórico da Utrecht University.
“Estamos replicando efetivamente o comportamento neuronal usando um sistema que emprega o mesmo meio que o cérebro”, disse ele.
“Embora já existam sinapses artificiais capazes de processar informações complexas baseadas em materiais sólidos, agora mostramos pela primeira vez que esse feito também pode ser realizado usando água e sal”, diz Kamsma.
A esperança é que, seguindo tão fielmente o modelo fornecido pelo cérebro, em vez de depender de processos e componentes elétricos tradicionais, possamos chegar perto da capacidade e da eficiência do cérebro com nossos próprios computadores.
O novo design poderia ser dimensionado para uma série de aplicações futuras, sendo relativamente rápido e barato de produzir. A pesquisa foi publicada na Proceedings of the National Academy of Sciences.
