O mel pode ser uma solução doce para o desenvolvimento de componentes ecologicamente corretos para computadores neuromórficos, sistemas projetados para imitar os neurônios e sinapses encontrados no cérebro humano.
Aclamados por alguns como o futuro da computação, os sistemas neuromórficos são muito mais rápidos e usam muito menos energia do que os computadores tradicionais. Os engenheiros da Washington State University demonstraram uma maneira de torná-los mais orgânicos também. Em um estudo publicado no Journal of Physics D, os pesquisadores mostram que o mel pode ser usado para fazer um memristor, um componente semelhante a um transistor que pode não apenas processar, mas também armazenar dados na memória.
“Este é um dispositivo muito pequeno com uma estrutura simples, mas tem funcionalidades muito semelhantes a um neurônio humano”, disse Feng Zhao, professor associado da Escola de Engenharia e Ciência da Computação da WSU e autor correspondente do estudo. “Isso significa que, se pudermos integrar milhões ou bilhões desses memristores de mel juntos, eles podem ser transformados em um sistema neuromórfico que funciona como um cérebro humano”.
Para o estudo, Zhao e o primeiro autor Brandon Sueoka, um estudante de pós-graduação da WSU no laboratório de Zhao, criaram memristores processando o mel em uma forma sólida e colocando-o entre dois eletrodos de metal, criando uma estrutura semelhante a uma sinapse humana. Eles então testaram a capacidade dos memristores de mel de imitar o trabalho das sinapses com altas velocidades de ativação e desativação de 100 e 500 nanossegundos, respectivamente. Os memristores também emularam as funções de sinapse conhecidas como plasticidade dependente do tempo de pico e plasticidade dependente da taxa de pico, que são responsáveis pelos processos de aprendizado no cérebro humano e pela retenção de novas informações nos neurônios.
Os engenheiros da WSU criaram os memristores de mel em uma microescala, então eles são do tamanho de um fio de cabelo humano. A equipe de pesquisa liderada por Zhao planeja desenvolvê-los em nanoescala, cerca de 1/1000 de um cabelo humano, e agrupar muitos milhões ou mesmo bilhões para criar um sistema de computação neuromórfico completo.
Atualmente, os sistemas de computador convencionais são baseados no que é chamado de arquitetura von Neumann. Com o nome de seu criador, essa arquitetura envolve uma entrada, geralmente de um teclado e mouse, e uma saída, como o monitor. Ele também possui uma CPU, ou unidade central de processamento, e RAM, ou armazenamento de memória. A transferência de dados por meio de todos esses mecanismos, da entrada ao processamento, à memória e à saída, exige muito poder, pelo menos em comparação com o cérebro humano, disse Zhao. Por exemplo, o supercomputador Fugaku usa mais de 28 megawatts, aproximadamente o equivalente a 28 milhões de watts, para funcionar enquanto o cérebro usa apenas cerca de 10 a 20 watts.
O cérebro humano tem mais de 100 bilhões de neurônios com mais de 1.000 trilhões de sinapses, ou conexões, entre eles. Cada neurônio pode processar e armazenar dados, o que torna o cérebro muito mais eficiente do que um computador tradicional, e os desenvolvedores de sistemas de computação neuromórfica pretendem imitar essa estrutura.
Várias empresas, incluindo Intel e IBM, lançaram chips neuromórficos que têm o equivalente a mais de 100 milhões de “neurônios” por chip, mas isso ainda não está perto do número no cérebro. Muitos desenvolvedores também ainda estão usando os mesmos materiais não renováveis e tóxicos que são usados atualmente em chips de computador convencionais.
Muitos pesquisadores, incluindo a equipe de Zhao, estão buscando soluções biodegradáveis e renováveis para uso neste novo e promissor tipo de computação. Zhao também está liderando investigações sobre o uso de proteínas e outros açúcares, como os encontrados nas folhas de Aloe vera, nessa capacidade, mas ele vê um forte potencial no mel.
“O mel não estraga”, disse ele. “Ele tem uma concentração de umidade muito baixa, então as bactérias não podem sobreviver nele. Isso significa que esses chips de computador serão muito estáveis e confiáveis por muito tempo.”
Os chips de memristor de mel desenvolvidos na WSU devem tolerar os níveis mais baixos de calor gerados por sistemas neuromórficos que não ficam tão quentes quanto os computadores tradicionais. Os memristores de mel também reduzirão o lixo eletrônico.
“Quando queremos descartar dispositivos usando chips de computador feitos de mel, podemos dissolvê-los facilmente em água”, disse ele. “Por causa dessas propriedades especiais, o mel é muito útil para criar sistemas neuromórficos renováveis e biodegradáveis”.
Isso também significa, advertiu Zhao, que, assim como os computadores convencionais, os usuários ainda terão que evitar derramar café neles.
Publicado em 10/04/2022 07h18
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