Processos biológicos reais são reproduzidos com neurônios artificiais

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/02/2025

O neurônio artificial eletroquímico representa um passo gigantesco para o hardware neuromórfico.
[Imagem: Yao Yao et al. - 10.1073/pnas.2414879122]

Neurônio eletroquímico

Partindo do hardware, a computação neuromórfica está a todo vapor, mas o inverso também está se dando, com os programas de inteligência artificial caminhando para um futuro onde a inteligência artificial será feita em hardware diretamente.

Mas ainda existem muitos desafios para criar sistemas eletrônicos que imitem realmente os sistemas biológicos. Por exemplo, processos projetados artificialmente para imitar a biologia, como sistemas de sensores para criar um sentido de percepção artificial, continuam sendo um desafio para a eletrônica orgânica porque os sentidos humanos usam uma rede de neurônios sensoriais que é adaptativa, comunicando-se disparando em resposta a estímulos ambientais muito variáveis.

Mas Yao Yao e colegas das universidades Northwestern e Georgia Tech, ambas nos EUA, apresentaram agora uma nova abordagem que pode superar largamente esse desafio, abrindo caminho para que a eletrônica imite melhor a biologia.

A inovação consiste em um neurônio eletroquímico orgânico, um componente neuromórfico que não apenas apresenta alto desempenho em termos eletrônicos, mas que também responde dentro de toda a faixa de frequência dos neurônios humanos - e isto representa uma faixa de frequência 50 vezes mais ampla do que os componentes anteriores.

Para testar o componente, a equipe construiu um sistema de percepção completo, tudo com materiais orgânicos, integrando seus neurônios com receptores de toque e sinapses artificiais, o que permitiu a detecção e o processamento de sinais táteis em tempo real.

"Nosso trabalho destaca um progresso significativo na eletrônica orgânica e sua aplicação na redução da lacuna entre biologia e tecnologia," disse Yao. "Criamos um neurônio artificial eficiente com pegada reduzida e características neuronais excepcionais. Aproveitando essa capacidade, desenvolvemos um sistema de percepção neuromórfica tátil completo para imitar processos biológicos reais."

Esquema e foto do neurônio eletroquímico orgânico.
[Imagem: Yao Yao et al. - 10.1073/pnas.2414879122]

Percepção neuromórfica

Com a imensa rede de 86 bilhões de neurônios do cérebro humano pronta para disparar, tem sido difícil recriar sistemas artificiais de detecção. Os cientistas são limitados tanto pela área que os dispositivos ocupam, quanto pela quantidade de neurônios artificiais que podem criar.

Mas o progresso deste neurônio artificial e de um sistema tátil baseado nele é marcante.

"Este estudo apresenta o primeiro sistema completo de percepção tátil neuromórfica baseado em neurônios artificiais, que integra receptores táteis artificiais e sinapses artificiais," disse o professor Antonio Facchetti. "Ele demonstra a capacidade de codificar estímulos táteis em sinais neuronais de pico em tempo real e traduzi-los posteriormente em respostas pós-sinápticas."

Em modelos futuros, a equipe espera reduzir ainda mais o tamanho do dispositivo, levando o projeto um passo mais perto de imitar completamente os sistemas de detecção humanos.

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