Os computadores atuais têm uma fraqueza: baseados no armazenamento e no tratamento sequencial da informação, não são performantes para tarefas que - tal como o reconhecimento de imagens -, necessitariam de um tratamento de dados em paralelo. Tarefas que o cérebro administra quotidianamente.

Há alguns anos, várias equipes simulam eletronicamente redes de neurônios, a fim de construir uma calculadora que mais se aproxime do funcionamento do cérebro. Entretanto, tais redes apresentam uma dificuldade: cada conexão entre dois neurônios - ou sinapse - é imitada por sete transistores. O cérebro humano possuindo cerca de 10⁵ vezes mais sinapses que neurônios, a montagem rapidamente se torna volumosa.

Pesquisadores do CNRS ligados à Universidade de Lille (França) e seus colaboradores do CEA desenvolveram um transistor miniaturizado que, sozinho, exerce o papel de uma sinapse. Um transistor clássico, componente fabricado com a ajuda de semicondutores, é um comutador: em função do sinal de entrada, ele faz passar ou não uma corrente, de intensidade fixa. No novo transistor, o semicondutor contém nanopartículas de ouro que "agarram" as cargas veiculando a corrente elétrica. Quanto mais elas são "agarradas", mais a corrente que sai diminui, e inversamente.

O número de cargas "agarradas" e a duração deste processo dependem do sinal de entrada. Na medida em que temos uma série de pulsos elétricos, as nanopartículas se carregam cada vez mais se os pulsos são muito próximos e, inversamente, no caso de pulsos distantes, o que permite diminuir ou aumentar a amplitude da corrente de saída. Em outras palavras, as nanopartículas "memorizam" as modulações do sinal de entrada e as transmitem à corrente que atravessa o semicondutor.

Qual a relação com as sinapses? Tal ajustamento dinâmico imita certas formas da plasticidade das sinapses, isto é, sua capacidade para modular o tratamento da informação segundo sua história. Próxima etapa: integrar estes transistores em um circuito simulando uma rede de neurônios.

Filme de semicondutor (pentaceno) contendo nanopartículas de ouro (espessura: 35 nanômetros), observado por microscópio de força atômica.

Créditos: F. Alibart et al.

Pourlascience (Tradução - MIA).

Nota do Scientific Editor: o artigo que deu origem a esta notícia: "An organic nanoparticle transistor behaving as a biological synapse", de autoria de F. Alibart, S. Pleutin, D. Guerin, C. Novembre, S. Lenfant, K. Lmimouni, C. Gamrat, D. Vuillaume, foi publicado na revista Advanced Functional Materials, volume 20, pág. 330, 2010, DOI:10.1002/adfm.200901335.

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