Cientistas desenvolvem o primeiro cérebro electrónico que aprende como um humano

A ciência e a computação cruzam-se há muitos anos e os resultados começam a ser… incríveis. Pela primeira vez na história, uma equipa científica criou uma máquina capaz de aprender como o cérebro humano.

Esta descoberta abre uma nova e desafiante era da computação. Se para uns é um marco na ciência, para outros é algo assustador.

Tecnologia a pensar como um cérebro humano?

Pela primeira vez na história, um grupo de cientistas conseguiu criar uma máquina que aprende como aprende um cérebro humano. A tecnologia usa componentes inovadores que agem como sinapses.

As sinapses são zonas ativas de contacto entre uma terminação nervosa e outros neurónios, células musculares ou células glandulares.

Portanto, esta descoberta supera as limitações dos computadores atuais para processar informações complexas e abre as portas para uma revolução no mundo da computação neuromórfica, onde o objetivo é emular o incrível poder de processamento do cérebro humano com o mesmo baixo custo de energia.

A equipa, formada por investigadores da Northwestern University dos Estados Unidos e da University of Hong Kong, afirma no seu trabalho, publicado na ‘Nature’, que a sua máquina é capaz de aprender por si mesma como qualquer ser humano graças a um componente denominado ‘transístor de sinapse’.

O cão de Pavlov

Na fase de testes, os cientistas replicaram uma experiência feita por Ivan Pavlov, que usou tecnologia “semelhante” com cães. Basicamente, a experiência envolvia tocar uma campainha sempre que o seu cão era alimentado.

O canino de Pavlov acabava a salivar sempre que ouvia o mesmo som. O cérebro humano, como o de outros mamíferos e outros animais, aprende da mesma maneira graças à plasticidade das sinapses.

No caso agora em apreço, os investigadores usaram a mesma técnica recorrendo à luz e à pressão. Isto é, acenderam uma lâmpada LED e pressionaram um dedo num sensor, que disparou um sinal associado.

Depois de cinco repetições, o sistema aprendeu que a luz era igual à pressão e começou a enviar o sinal de pressão sempre que a luz era ligada, sem que ninguém aplicasse pressão.

Como funciona o transístor de sinapse

Fabricados com politosilato, politetra-hidrofurano e várias técnicas espectroscópicas de ultravioleta, visível, infravermelho e raios-X, estes transístores de sinapses são capazes de processar e armazenar informações simultaneamente.

Contudo, estes transístores de sinapse são capazes de armazenar as informações que aprenderam sem a necessidade de energia adicional.

Segundo os cientistas, esta é a primeira vez que se consegue um dispositivo sintético que age como uma sinapse. Aliás, o professor assistente de engenharia biomédica Jonathan Rivnay  refere mesmo que, no passado, foram utilizados dispositivos chamados memristors que funcionam de forma semelhante, mas têm um custo energético elevado e não são biocompatíveis.

Portanto, nesta experiência as duas chaves do sucesso foram a alta potência computacional e a extremamente baixa necessidade energética. No fundo, são exigências comparáveis às de um cérebro.

Mas será que esta façanha pode sobrepor-se ao nosso cérebro?

Bom, segundo os cientistas, estas sinapses sintéticas oferecem certas vantagens face ao cérebro biológico. Isto é, há uma maior tolerância ao fracasso das sinapses individuais. Também há mais tolerância na capacidade de alto processamento paralelo que permite milagres biológicos como a visão, a audição e os outros sentidos, bem como processos cognitivos como o reconhecimento de padrões ou o pensamento racional.

E o que é ainda mais interessante: são compatíveis com tecido orgânico. No futuro, dizem os investigadores, estes dispositivos poderiam ser utilizados em aplicações bioeletrónicas, tais como a reparação de lesões cerebrais ou o aumento da capacidade humana.