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Adeus, binários? Cientistas simulam estrutura cerebral para tornar computadores mais eficientes

26 de maio de 2021 0

Embora os seres humanos tenham uma certa desvantagem em relação aos computadores para cálculos matemáticos e outras tarefas pré-atribuídas, o cérebro é uma estrutura complexa que pode analisar e reagir a situações desconhecidas, além de ser mais "eficiente" em consumo de energia.

Processadores e cérebros compartilham de semelhanças, e é isso que a computação neuromórfica explora — formas de tornar os computadores mais poderosos através de tecnologias que corroborem essa semelhança. Cientistas da Universidade de Groningen criaram estruturas semelhantes aos neurônios e sinapses cerebrais em uma nova experiência.

Cientistas da Universidade de Groningen conseguiram manipular o magnetismo de um metal específico.

Tradicionalmente, os computadores operam em um sistema binário — 0 ou 1, falso ou verdadeiro — enquanto as células cerebrais podem usar mais valores para comandar o corpo, o que as tornam mais eficientes em questões de energia e outros aspectos em que a máquina ainda falha, como reconhecimento de imagens e mímicas.

A computação neuromórfica, à luz da engenhosidade do cérebro humano, procura formas de tornar o hardware mais preciso através de diferentes valores. Com isso, os cientistas da universidade utilizaram um óxido completo para criar elementos semelhantes aos neurônios e sinapses usando spins, isto é, a propriedade magnética dos elétrons.

Anouk Goossens, cientista envolvido no artigo publicado, criou um fino filme de um metal magnético chamado "óxido de estrôncio-rutista" (SRO), cultivado em um substrato de óxido de titânio de estrôncio. O filme, então, adquiriu domínios magnéticos perpendiculares ao seu plano. Com adaptações, foi possível orientar o crescimento dos cristais magnéticos de SRO.

Anisotropia magnética

Os domínios magnéticos, isto é, a região dentro de um material onde a magnetização é dada de maneira uniforme, podiam ser alterados utilizando uma corrente elétrica através de um eletrodo de platina. "Quando os domínios magnéticos são orientados perfeitamente perpendiculares ao filme, essa comutação é determinista: todo o domínio mudará", explica Goossens.

Assim, suas tendências direcionais, isto é, a anisotropia magnética, puderam ser controladas para que outros spins pudessem ser produzidos. A comutação probabilística dos elétrons pôde ser comparada à função dos neurônios, enquanto a comutação determinística das partículas funcionou como uma sinapse.

Os cientistas esperam que um hardware de computador com grandes semelhanças ao cérebro possa ser criado combinando esses diferentes domínios em um dispositivo com spins manipulados e conectados aos circuitos dos atuais processadores.

"Encontramos uma maneira de controlar estados intermediários, não apenas para a memória, mas também para a computação", apontou Tamalika Banerjee, professora no Instituto Zernike de Materiais Avançados da Universidade de Groningen e colaboradora do estudo.


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