Computação cognitiva: IBM simula o cérebro de um gato

Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/11/2009

Os cientistas vislumbram a fabricação, no futuro, daquilo que eles chamam de chip sinaptrônico, um processador que funcione utilizando os mesmos mecanismos das sinapses cerebrais.
[Imagem: IBM]

Cientistas da IBM anunciaram a realização de uma simulação computadorizada equivalente ao cérebro de um gato, contendo 1 bilhão de neurônios disparando e 10 trilhões de sinapses individuais - sinapses são os mecanismos de troca de informações entre os neurônios.

Computação cognitiva

O simulador, que representa um progresso significativo na chamada computação cognitiva, foi elaborado pelos pesquisadores da empresa em colaboração com cientistas da Universidade de Stanford e do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, ambos dos Estados Unidos.

Segundo os pesquisadores, seu objetivo é criar um programa de computador capaz de simular e emular as habilidades do cérebro para a sensação, percepção, ação, interação e cognição.

E, em vez de gigantescos supercomputadores que ocupam prédios inteiros, eles esperam fazer isto em um dispositivo do tamanho do próprio cérebro humano e gastando tão pouca energia quanto este - veja mais sobre o projeto Cérebro Azul e sobre o computador cognitivo.

Chip sinaptrônico

Os cientistas vislumbram a fabricação, no futuro, daquilo que eles chamam de chip sinaptrônico, um processador que funcione utilizando os mesmos mecanismos das sinapses cerebrais.

Para isso eles pretendem se basear na nanotecnologia e nos avanços das memórias de mudança de fase e nas junções de tunelamento magnéticas, criando processadores que funcionem em princípios radicalmente diferentes da computação convencional, do tipo von Neumann.

"Conforme os mundos físico e digital continuam a se mesclar e a computação se incorpora no tecido da nossa vida diária, é imperativo que criemos um sistema de computação mais inteligente que possa nos ajudar a compreender a grande quantidade de informações disponíveis, de forma muito parecida com o nosso cérebro, que é capaz de interpretar rapidamente e agir frente a problemas complexos," Josephine Cheng, diretora de pesquisas da IBM.

Matéria Azul

Além da simulação cortical em grande escala, a equipe revelou o desenvolvimento de um novo algoritmo, chamado BlueMatter (matéria azul), que sintetiza os dados neurológicos e que já está sendo utilizado para a próxima etapa da pesquisa, que prevê alcançar resultados semelhantes na simulação do cérebro humano.

Utilizando técnicas de imageamento por ressonância magnética, os cientistas estão medindo e mapeando as conexões entre todas as localizações corticais e subcorticais no cérebro humano. Isso equivale a desenhar uma espécie de esquema elétrico do cérebro, uma vez que quase todas as sinapses são elétricas - um número menor delas é química.

Segundo os cientistas, esse mapeamento deverá permitir o conhecimento da vasta rede de comunicações cerebrais e, eventualmente, à compreensão de como o cérebro representa e processa as informações.

Simulação do cérebro

Para executar a simulação cortical do cérebro quase em tempo real, superando em número os neurônios e as sinapses encontradas no córtex de um gato, a equipe construiu um simulador cortical que incorpora uma série de inovações em computação, memória e comunicação, assim como sofisticados detalhes biológicos obtidos por meio da neurofisiologia e da neuroanatomia.

Os pesquisadores insistem que seu simulador é uma ferramenta, um instrumento científico, de grandeza comparável à de um acelerador linear de partículas ou de um microscópio eletrônico.

Hipóteses sobre o funcionamento do cérebro

De fato, esta é a mais poderosa ferramenta já construída para testar hipóteses sobre a estrutura do cérebro, sobre sua dinâmica e sobre seu funcionamento.

O algoritmo Matéria Azul, quando combinado com o simulador cortical, permite que os cientistas testem várias hipóteses matemáticas sobre a estrutura e o funcionamento do cérebro, assim como permite que eles avaliem como sua estrutura afeta sua função.

Vale ressaltar que o próprio objetivo dos cientistas - descobrir como funcionam os núcleos computacionais do cérebro e como o processamento cerebral utiliza os circuitos biológicos em suas dimensões micro e macro - está baseado na hipótese de que o cérebro funciona de forma semelhante à de um computador. Ou, pelo menos, de que é possível reproduzir o funcionamento do cérebro utilizando estruturas não-biológicas, como um chip. Somente o avanço das pesquisas confirmará se alguma dessas hipóteses é válida.

Embora esperem inserir todo o dispositivo, no futuro, no interior de um único chip, a simulação do cérebro de um gato rodou em um supercomputador Blue Gene, com 147.456 CPUs e 144 terabytes de memória principal, o que revela a distância que ainda separa a pesquisa do seu objetivo final de construção de um chip sinaptrônico.

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