Quando o cérebro humano aprende algo novo, ele se adapta. Mas quando a inteligência artificial aprende algo novo, ela tende a esquecer as informações que já aprendeu.
À medida que as empresas usam cada vez mais dados para melhorar a forma como a IA reconhece imagens, aprende idiomas e realiza outras tarefas complexas, um artigo publicado na Science esta semana mostra uma maneira que os chips de computador podem se reconectar dinamicamente para receber novos dados como o cérebro. faz, ajudando a IA a continuar aprendendo ao longo do tempo.
“Os cérebros dos seres vivos podem aprender continuamente ao longo de sua vida. Agora criamos uma plataforma artificial para as máquinas aprenderem ao longo de sua vida útil”, disse Shriram Ramanathan, professor da Escola de Engenharia de Materiais da Universidade de Purdue, especializado em descobrir como os materiais podem imitar o cérebro para melhorar a computação.
Ao contrário do cérebro, que constantemente forma novas conexões entre os neurônios para permitir o aprendizado, os circuitos de um chip de computador não mudam. Um circuito que uma máquina usa há anos não é diferente do circuito que foi originalmente construído para a máquina em uma fábrica.
Este é um problema para tornar a IA mais portátil, como para veículos autônomos ou robôs no espaço que teriam que tomar decisões por conta própria em ambientes isolados. Se a IA pudesse ser incorporada diretamente ao hardware, em vez de apenas ser executada em software, como a IA normalmente faz, essas máquinas seriam capazes de operar com mais eficiência.
Neste estudo, Ramanathan e sua equipe construíram uma nova peça de hardware que pode ser reprogramada sob demanda por meio de pulsos elétricos. Ramanathan acredita que essa adaptabilidade permitiria que o dispositivo assumisse todas as funções necessárias para construir um computador inspirado no cérebro.
“Se queremos construir um computador ou uma máquina que seja inspirada no cérebro, então, queremos ter a capacidade de programar, reprogramar e alterar continuamente o chip”, disse Ramanathan.
Para construir um cérebro em forma de chip
O hardware é um pequeno dispositivo retangular feito de um material chamado perovskita niquelado, que é muito sensível ao hidrogênio. A aplicação de pulsos elétricos em diferentes voltagens permite que o dispositivo embaralhe uma concentração de íons de hidrogênio em questão de nanossegundos, criando estados que os pesquisadores descobriram que podem ser mapeados para funções correspondentes no cérebro.
Quando o aparelho tem mais hidrogênio próximo ao seu centro, por exemplo, ele pode atuar como um neurônio, uma única célula nervosa. Com menos hidrogênio nesse local, o dispositivo funciona como uma sinapse, uma conexão entre os neurônios, que é o que o cérebro usa para armazenar a memória em circuitos neurais complexos.
Por meio de simulações dos dados experimentais, os colaboradores da equipe de Purdue da Santa Clara University e da Portland State University mostraram que a física interna desse dispositivo cria uma estrutura dinâmica para uma rede neural artificial capaz de reconhecer com mais eficiência padrões e dígitos de eletrocardiograma em comparação com estática. redes. Essa rede neural usa “computação de reservatório”, que explica como diferentes partes de um cérebro se comunicam e transferem informações.
Pesquisadores da Universidade Estadual da Pensilvânia também demonstraram neste estudo que, à medida que novos problemas são apresentados, uma rede dinâmica pode “escolher” quais circuitos são os mais adequados para resolver esses problemas.
Como a equipe conseguiu construir o dispositivo usando técnicas de fabricação padrão compatíveis com semicondutores e operar o dispositivo à temperatura ambiente, Ramanathan acredita que essa técnica pode ser prontamente adotada pela indústria de semicondutores.
“Nós demonstramos que este dispositivo é muito robusto”, disse Michael Park, Ph.D da Purdue. estudante de engenharia de materiais. “Depois de programar o dispositivo ao longo de um milhão de ciclos, a reconfiguração de todas as funções é notavelmente reprodutível.”
Os pesquisadores estão trabalhando para demonstrar esses conceitos em chips de teste em larga escala que seriam usados para construir um computador inspirado no cérebro.
Experimentos em Purdue foram conduzidos no FLEX Lab e no Birck Nanotechnology Center do Discovery Park de Purdue. Os colaboradores da equipe do Laboratório Nacional de Argonne, da Universidade de Illinois Chicago, do Laboratório Nacional de Brookhaven e da Universidade da Geórgia realizaram medições das propriedades do dispositivo.
Publicado em 07/02/2022 05h52
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