Novo dispositivo impulsiona computação que imita cérebro humano

Pesquisadores desenvolveram um dispositivo eletrônico inovador que pode representar um avanço importante para a computação neuromórfica, área que busca reproduzir o funcionamento do cérebro humano em sistemas computacionais. O estudo contou com a participação do professor Victor Lopez-Richard, da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), e foi publicado na revista científica Nature Communications.

A proposta da computação neuromórfica é integrar memória e processamento em um mesmo sistema físico, de forma semelhante ao que acontece nas redes neurais biológicas. Diferentemente dos computadores tradicionais, que separam essas funções, essa tecnologia tenta tornar o processamento mais eficiente, rápido e com menor consumo de energia.

O dispositivo foi criado a partir da interface entre dois materiais semicondutores, onde se forma uma camada condutora de elétrons capaz de ser controlada eletricamente. Na prática, ele funciona como um transistor, mas também pode desempenhar o papel de memristor e memcapacitor — componentes que, além de processar sinais, “lembram” estímulos anteriores.

Funcionamento inspirado no cérebro

O grande diferencial está justamente nessa capacidade de memória. Assim como as sinapses cerebrais, o dispositivo consegue modificar seu comportamento de acordo com sinais recebidos anteriormente, característica essencial para processos como aprendizado e adaptação.

Outra inovação é sua arquitetura incomum, com portas de controle laterais, diferente do modelo tradicional usado em transistores convencionais. Além disso, o funcionamento é analógico, permitindo múltiplos estados intermediários, ao contrário da lógica binária tradicional dos sistemas digitais, que operam apenas entre ligado e desligado.

Segundo os pesquisadores, a memória do sistema está associada ao acúmulo controlado de cargas elétricas nessas portas laterais, que modulam o canal condutor. Esse mecanismo permite respostas graduais e reversíveis, ampliando as possibilidades de aplicação.

Múltiplas funções em um único componente

O estudo destaca ainda o chamado polimorfismo eletrônico: a capacidade de um único dispositivo assumir diferentes funções apenas com mudanças na forma de conexão elétrica.

Na prática, isso pode reduzir o número de componentes necessários em circuitos, simplificar a arquitetura dos sistemas e diminuir significativamente o consumo energético — um dos maiores desafios da computação atual.

Nos testes, o dispositivo demonstrou capacidade para executar tarefas associadas à inteligência artificial, como reconhecimento de padrões simples, aprendizado por repetição de estímulos e execução de operações lógicas diretamente no próprio componente, sem depender de memória externa.

As análises indicaram consumo energético de poucos nanojoules por operação, desempenho considerado promissor em comparação com arquiteturas convencionais.

Apesar dos resultados, os pesquisadores ressaltam que a tecnologia ainda está em fase inicial de pesquisa básica. Entre os próximos desafios estão ampliar a escala de produção, integrar o dispositivo às tecnologias já existentes e garantir maior estabilidade entre diferentes unidades fabricadas.

O trabalho é resultado de uma colaboração internacional entre pesquisadores brasileiros e alemães, mantida há mais de uma década, com apoio da Fapesp. Um estudo complementar, publicado na Applied Physics Letters, aprofundou a compreensão das propriedades de memória capacitiva do sistema, reforçando o potencial da tecnologia para o desenvolvimento de dispositivos eletrônicos mais eficientes e inteligentes.