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No campo da inteligência artificial, os principais avanços dos últimos anos têm sido em termos de software: reconhecimento de imagem, de voz e algoritmos capazes de imitar o pensamento humano. Em termos de hardware, porém, a evolução tem sido bem mais lenta.
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Um grupo de engenheiros do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, o MIT, porém, anunciou nesta semana um importante avanço na busca por uma máquina capaz de reproduzir o funcionamento do cérebro humano. Eles criaram um chip capaz de produzir sinapses artificiais.
Sinapses são as conexões que os neurônios no nosso cérebro fazem para transmitir informações e estabelecer conexões, o que nos permite pensar, aprender, reconhecer padrões e realizar todo tipo de atividade cognitiva. Chips de computador, porém, processam informação de um jeito bem diferente.
Os chips digitais usados atualmente apenas carregam informações binárias, 0 ou 1, sim ou não. Já um chip neuromórfico, como os que os engenheiros do MIT buscam, seria capaz de transportar sinais diferentes dependendo da carga de íons trocada durante uma sinapse.
O grupo liderado pelo pesquisador Jeehwan Kim do MIT criou um pequeno chip capaz de produzir uma sinpase artificial de modo que é possível controlar a força da corrente elétrica transmitida entre eles, assim como o cérebro controla os íons transmitidos entre neurônios durante uma sinapse orgânica.
Controlando a corrente elétrica, os cientistas podem programar diferentes respostas para cada tipo de descarga. Em vez de apenas carregar informações binárias, o chip poderia carregar um leque muito mais amplo de informações – assim como os neurônios do nosso cérebro.
Em simulações, o grupo do MIT conseguiu fazer com que o chip e suas sinapses fossem usados para reconhecer amostras de escrita cursiva com 95% de precisão. A descoberta foi publicada nesta semana no jornal científico Nature Materials e é um importante avanço no desenvolvimento de computadores menores, econômicos e capazes de realizar tarefas pesadas, como rodar softwares de inteligência artificial.
O caminho
O líder da pesquisa, Jeehwan Kim, explicou em detalhes ao site do MIT como seu time conseguiu criar uma sinapse artificial. Segundo ele, o segredo está no tipo de material utilizado para realizar a transferência de informações entre os chips, em comparação com outros estudos semelhantes no passado.
A maioria dos chips neuromórficos desenvolvidos até hoje deram errado porque usam materiais amorfos, que tornam mais difícil o controle dos íons circulando entre eles. O número de caminhos possíveis para que um íon percorra é quase infinito, de modo que as sinapses produzidas são imprevisíveis.
O que Kim e sua equipe fizeram foi usar um silício monocristalino, um material condutor sem defeitos cujos átomos são ordenados de maneira contínua, em vez de um material amorfo. Assim, fica mais fácil determinar quais caminhos os íons devem tomar durante a sinapse e, consequentemente, prever o resultado delas.
Mas como tudo no campo da pesquisa científica, esta sinapse artificial ainda não é perfeita. Os estudos do MIT mostram que há uma “margem de erro” de 4% na previsão dos caminhos que os íons vão percorrer na hora da sinapse. Ou seja, não é preciso o suficiente para ser usado por um computador de verdade, pelo menos por enquanto.
No entanto, já é um índice bem menor e mais controlável do que a margem de erro de outros chips neuromórficos estudados anteriormente, que se comportam de maneira completamente imprevisível na hora de uma sinapse. “Este é o dispositivo mais uniforme que conseguimos alcançar”, disse Kim.
Redes neurais
A ideia é de que chips neuromórficos capazes de produzir sinapses artificiais substituam o hardware atual no desenvolvimento de sistemas de inteligência artificial. “Nós queremos que um chip do tamanho de uma unha possa substituir um grande supercomputador”, explicou Kim.
Atualmente, os algoritmos de inteligência artificial capazes de sintetizar vozes, fazer desenhos e passar numa prova de interpretação de texto fazem tudo isso usando supercomputadores enormes, uma rede de servidores que ocupa muito espaço e consome muita energia. Em outras palavras, o software acaba limitado por conta do hardware.
Um chip neuromórfico como o que foi criado pelos engenheiros do MIT, por sua vez, pode substituir esse hardware limitado. Assim, será possível desenvolver sistemas de inteligência artificial muito mais eficientes, já que poderão imitar o cérebro humano tanto em termos de software como em termos de hardware.
Por fim, a esperança dos pesquisadores é a de que, com hardware e software semelhantes ao cérebro humano, a criação de uma máquina capaz de pensar como nós seja alcançada muito mais rapidamente. Tudo isso, porém, ainda está no horizonte de possibilidades. A sinapse artificial criada pelo MIT é apenas um pequeno passo na longa jornada rumo a este futuro.
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