ECRAM: A memória que também pensa

Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/02/2022

Protótipos da memória de acesso aleatório eletroquímico (ECRAM).
[Imagem: Mahiar Hamedi]

Memória ECRAM

Pesquisadores do Instituto Real de Tecnologia (Suécia) e da Universidade de Stanford (EUA) criaram um novo tipo de memória que já nasce talhada para a computação neuromórfica, aquela baseada em processadores que imitam o modo de funcionamento do cérebro.

Batizada de ECRAM, sigla em inglês para memória de acesso aleatório eletroquímica, a memória foi feita de carbeto de titânio (Ti₃C₂T_x), um material bidimensional de uma classe conhecida como MXenos, materiais com apenas uma camada atômica de espessura que têm-se mostrado uma aposta melhor que o grafeno.

Em vez de simplesmente armazenar dados, a ECRAM funciona como uma sinapse em uma rede neural artificial, tanto guardando o dado quanto fazendo a computação propriamente dita.

Processadores neuromórficos, construídos com estes componentes, podem ser milhares de vezes mais eficientes em termos de energia do que os computadores atuais.

"Em vez de transistores, que ficam ligados ou desligados, e a necessidade de que as informações sejam transportadas entre o processador e a memória, esses novos computadores contam com componentes que podem ter vários estados e realizam computação na memória," acentuou o professor Max Hamedi, coordenador da equipe.

O material ativo da memória ECRAM é um MXeno, um material 2D.
[Imagem: Armantas Melianas et al. - 10.1002/adfm.202109970]

Inteligência artificial adaptável

Em uma célula ECRAM, a comutação entre os estados não ocorre transmitindo ou não eletricidade, como nos transistores, mas pela injeção de íons em um canal de oxidação, imitando de certo o modo o nosso cérebro, que também trabalha com íons.

Já existem diversos componentes que fazem isto, mas passá-los dos laboratórios para as fábricas tem sido difícil devido à cinética muito lenta dos óxidos metálicos, os materiais mais usados para criar sinapses artificiais, e à baixa estabilidade à temperatura dos plásticos, que têm despontado como alternativa devido às muitas vantagens da eletrônica orgânica.

O que a equipe descobriu é que um MXeno à base de titânio combina a alta velocidade da química orgânica com a compatibilidade de integração dos materiais inorgânicos, permitindo criar um componente monolítico operando na interface da eletroquímica com a eletrônica.

Segundo a equipe, "as ECRAMs de MXenos combinam as métricas de velocidade, linearidade, ruído de gravação, energia de comutação e resistência essenciais para a aceleração paralela de redes neurais artificiais".

Embora existam muitas outras barreiras a serem superadas antes que possamos comprar nossos primeiros computadores neuromórficos, o professor Hamedi afirma que as ECRAMs 2D representam um avanço na área de materiais neuromórficos, potencialmente viabilizando uma inteligência artificial que possa se adaptar a entradas não bem determinadas, como incertezas e nuances, algo que o nosso cérebro faz bem e com um consumo muito baixo de energia.

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