24/04/2023 - A inteligência semelhante à humana pode ser física. Uma equipe internacional liderada por cientistas da Universidade de Sydney demonstrou que as redes de nanofios podem exibir memória de curto e longo prazo, como o cérebro humano. A pesquisa foi publicada na revista Science Advances, liderada pelo Dr. Alon Loeffler, que recebeu seu PhD na Escola de Física, com colaboradores no Japão. “Nesta pesquisa, descobrimos que a função cognitiva de ordem superior, que normalmente associamos ao cérebro humano, pode ser emulada em hardware não biológico”, disse Loeffler. “Este trabalho se baseia em nossa pesquisa anterior, na qual mostramos como a nanotecnologia poderia ser usada para construir ...
um dispositivo elétrico inspirado no cérebro com circuitos semelhantes a redes neurais e sinalização semelhante a sinapses. “Nosso trabalho atual abre caminho para replicar o aprendizado e a memória semelhantes ao cérebro em sistemas de hardware não biológicos e sugere que a natureza subjacente da inteligência semelhante ao cérebro pode ser física”. As redes de nanofios são um tipo de nanotecnologia normalmente feita de minúsculos fios de prata altamente condutores, invisíveis a olho nu, cobertos por um material plástico, espalhados uns pelos outros como uma malha. Os fios imitam aspectos da estrutura física em rede de um cérebro humano.
Avanços em redes de nanofios podem anunciar muitas aplicações do mundo real, como melhorar a robótica ou dispositivos sensores que precisam tomar decisões rápidas em ambientes imprevisíveis. “Essa rede de nanofios é como uma rede neural sintética porque os nanofios agem como neurônios e os locais onde eles se conectam são análogos às sinapses”, disse o autor sênior Professor Zdenka Kuncic, da Escola de Física. “Em vez de implementar algum tipo de tarefa de aprendizado de máquina, neste estudo, o Dr. Loeffler realmente deu um passo adiante e tentou demonstrar que as redes de nanofios exibem algum tipo de função cognitiva”.
Para testar as capacidades da rede de nanofios, os pesquisadores fizeram um teste semelhante a uma tarefa de memória comum usada em experimentos de psicologia humana, chamada de tarefa N-Back. Para uma pessoa, a tarefa N-Back pode envolver a lembrança de uma imagem específica de um gato a partir de uma série de imagens felinas apresentadas em uma sequência. Uma pontuação N-Back de 7, a média para as pessoas, indica que a pessoa pode reconhecer a mesma imagem que apareceu sete passos atrás. Quando aplicado à rede de nanofios, os pesquisadores descobriram que ele poderia “lembrar” um ponto final desejado em um circuito elétrico sete passos atrás, o que significa uma pontuação de 7 em um teste N-Back.
“O que fizemos aqui foi manipular as voltagens dos eletrodos finais para forçar a mudança dos caminhos, em vez de deixar a rede fazer o seu próprio trabalho. Forçamos os caminhos a irem para onde queríamos que fossem”, disse Loeffler.
“Quando implementamos isso, sua memória teve uma precisão muito maior e realmente não diminuiu com o tempo, sugerindo que encontramos uma maneira de fortalecer os caminhos para empurrá-los para onde queremos, e então a rede se lembra disso.
“Os neurocientistas pensam que é assim que o cérebro funciona, certas conexões sinápticas se fortalecem enquanto outras enfraquecem, e acredita-se que seja assim que preferencialmente nos lembramos de algumas coisas, como aprendemos e assim por diante.” Os pesquisadores disseram que quando a rede de nanofios é constantemente reforçada, chega a um ponto em que esse reforço não é mais necessário porque a informação é consolidada na memória.
“É como a diferença entre memória de longo prazo e memória de curto prazo em nossos cérebros”, disse o professor Kuncic.
“Se queremos nos lembrar de algo por um longo período de tempo, realmente precisamos continuar treinando nossos cérebros para consolidar isso, caso contrário, simplesmente desaparece com o tempo.
“Uma tarefa mostrou que a rede de nanofios pode armazenar até sete itens na memória em níveis substancialmente mais altos do que o acaso sem treinamento de reforço e precisão quase perfeita com treinamento de reforço”.
Fonte: https://www.sydney.edu.au