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Pesquisadores criaram um pequeno dispositivo que ‘vê’ e cria memórias de maneira semelhante aos humanos, em um passo promissor para um dia ter aplicativos que podem tomar decisões rápidas e complexas, como em carros autônomos.
A invenção neuromórfica é um único chip ativado por um elemento sensor, óxido de índio dopado, que é milhares de vezes mais fino que um cabelo humano e não requer peças externas para operar.
Os engenheiros da RMIT University na Austrália lideraram o trabalho, com contribuições de pesquisadores da Deakin University e da University of Melbourne.
A pesquisa da equipe demonstra um dispositivo de trabalho que captura, processa e armazena informações visuais. Com a engenharia precisa do óxido de índio dopado, o dispositivo imita a capacidade do olho humano de capturar luz, pré-empacotar e transmitir informações como um nervo óptico, e armazená-las e classificá-las em um sistema de memória da mesma forma que nossos cérebros.
Coletivamente, essas funções podem permitir uma tomada de decisão ultrarrápida, diz a equipe.
O líder da equipe, professor Sumeet Walia, disse que o novo dispositivo pode executar todas as funções necessárias – detectar, criar e processar informações e reter memórias – em vez de depender de computação externa com uso intensivo de energia, o que impede a tomada de decisões em tempo real.
“Realizar todas essas funções em um pequeno dispositivo provou ser um grande desafio até agora”, disse Walia da Escola de Engenharia da RMIT.
“Tornamos uma possibilidade de tomada de decisão em tempo real com nossa invenção, porque ela não precisa processar grandes quantidades de dados irrelevantes e não está sendo retardada pela transferência de dados para processadores separados.”
O que a equipe conseguiu e como funciona a tecnologia?
O novo dispositivo foi capaz de demonstrar a capacidade de reter informações por períodos de tempo mais longos, em comparação com os dispositivos relatados anteriormente, sem a necessidade de sinais elétricos frequentes para atualizar a memória. Essa capacidade reduz significativamente o consumo de energia e melhora o desempenho do dispositivo.
Suas descobertas e análises são publicadas em Materiais funcionais avançados.
O primeiro autor e pesquisador do RMIT PhD, Aishani Mazumder, disse que o cérebro humano usa processamento analógico, o que permite processar informações de forma rápida e eficiente usando o mínimo de energia.
“Por outro lado, o processamento digital consome muita energia e carbono e inibe a coleta e o processamento rápidos de informações”, disse ela.
“Os sistemas de visão neuromórfica são projetados para usar processamento analógico semelhante ao cérebro humano, o que pode reduzir bastante a quantidade de energia necessária para realizar tarefas visuais complexas em comparação com as tecnologias atuais.
Quais são as aplicações potenciais?
A equipe usou luz ultravioleta como parte de seus experimentos e está trabalhando para expandir ainda mais essa tecnologia para luz visível e infravermelha – com muitas aplicações possíveis, como visão biônica, operações autônomas em ambientes perigosos, avaliações de vida útil de alimentos e tecnologias avançadas forense.
“Imagine um carro autônomo que pode ver e reconhecer objetos na estrada da mesma forma que um motorista humano pode ou ser capaz de detectar e rastrear rapidamente o lixo espacial. Isso seria possível com a tecnologia de visão neuromórfica.”
Walia disse que os sistemas neuromórficos podem se adaptar a novas situações ao longo do tempo, tornando-se mais eficientes com mais experiência.
“Os sistemas tradicionais de visão computacional – que não podem ser miniaturizados como a tecnologia neuromórfica – são normalmente programados com regras específicas e não podem se adaptar tão facilmente”, disse ele.
“Robôs neuromórficos têm o potencial de funcionar de forma autônoma por longos períodos, em situações perigosas em que os trabalhadores estão expostos a possíveis desmoronamentos, explosões e ar tóxico”.
O olho humano tem uma única retina que capta uma imagem inteira, que é então processada pelo cérebro para identificar objetos, cores e outras características visuais.
O dispositivo da equipe imitou as capacidades da retina usando sensores de imagem de elemento único que capturam, armazenam e processam informações visuais em uma plataforma, disse Walia.
“O olho humano é excepcionalmente hábil em responder às mudanças no ambiente circundante de uma maneira mais rápida e muito mais eficiente do que as câmeras e os computadores atualmente”, disse ele.
“Inspirando-nos no olho, trabalhamos há vários anos na criação de uma câmera que possua habilidades semelhantes, por meio do processo de engenharia neuromórfica”.
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