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Transístor orgânico imita sinapses e abre caminho para neurocomputadores

O neurotransístor abre caminho para a fabricação do primeiro circuito eletrônico que, quando efetivamente construído, irá merecer a qualificação de "cérebro eletrônico" ou "cérebro artificial". [Imagem: Alibart et al./AFM]

Cientistas franceses criaram um transístor orgânico que é capaz de simular as principais funcionalidades de uma sinapse, abrindo caminho para a criação de neurocomputadores, uma nova geração de computadores futuristas que poderão funcionar de forma similar ao cérebro humano.

Neurotransístor: O transístor é o componente básico de toda a eletrônica, e dos computadores em particular, enquanto uma sinapse é uma conexão entre os neurônios, as células fundamentais do cérebro. O novo transístor orgânico capaz de imitar uma sinapse foi construído com uma molécula chamada pentaceno e com nanopartículas de ouro. O pentaceno é uma molécula orgânica que possui 22 átomos de carbono e 14 átomos de hidrogênio, uma espécie de cristal submicrocópico. O pentaceno foi a primeira molécula individual a ser fotografada pelos cientistas. O "neurotransístor" foi batizado de NOMFET - Nanoparticle Organic Memory Field-Effect Transistor, uma expressão virtualmente intraduzível que junta transístor de efeito de campo, um tipo clássico de transístor eletrônico, com as indicações de que ele funciona como uma memória, é orgânico (feito à base de carbono) e utiliza nanopartículas.

Computador neuronal: Apesar das inúmeras comparações, e de termos como "cérebro eletrônico" terem uso corrente, um computador funciona de forma muito diferente do cérebro humano. As incríveis capacidades deste último fazem com que os cientistas procurem imitá-lo há muito tempo, até agora com resultados limitados. A maior parte dos esforços nesse sentido tem procurado usar células vivas e interfaceá-las com circuitos eletrônicos - veja, por exemplo, Neurônios são usados para construir circuito de neurocomputador e Robô é controlado por cérebro biológico artificial. A pesquisa agora divulgada trabalha no sentido oposto, criando componentes inertes que procuram imitar o princípio de funcionamento do organismo biológico - outra abordagem nesse mesmo sentido pode ser vista na reportagem Neurônio artificial pode criar estrutura capaz de emular cérebro humano

Sinapses: Uma sinapse é a junção entre dois neurônios, permitindo a transmissão de mensagens elétricas de um neurônio para outro e a adaptação da mensagem em função da natureza do sinal de entrada, um fenômeno conhecido como plasticidade. Por exemplo, se a sinapse recebe pulsos com intervalos muito curtos, ela irá transmitir uma ação potencial mais intensa. Inversamente, se os pulsos são mais espaçados, o potencial de ação será mais fraco. Foi esta plasticidade que os pesquisadores conseguiram reproduzir com o seu neurotransístor NOMFET.

Transistores: Um transístor, o bloco básico de qualquer circuito eletrônico, é usado principalmente como um interruptor simples, permitindo que um sinal seja transmitido ou interrompido - ele pode funcionar também como um amplificador. Os transistores são feitos principalmente de silício e outros materiais semicondutores. Mais recentemente, os pesquisadores começaram a fabricar transistores à base de carbono, os chamados transistores orgânicos. A inovação do NOMFET reside em uma combinação inédita de um transístor orgânico com nanopartículas de ouro.

Plasticidade cerebral: As nanopartículas de ouro encapsuladas com pentaceno, fixadas no canal de passagem de corrente elétrica do transistor e revestidas com pentaceno, têm um efeito de memória que permite que elas imitem a maneira como uma sinapse funciona durante a transmissão dos potenciais de ação entre dois neurônios. Em outras palavras, eles replicam o fenômeno da plasticidade. E, o que é ainda mais significativo, esta propriedade de plasticidade significa que esse neurotransístor eletrônico será capaz de evoluir em função do sistema no qual ele for utilizado. Nos testes, um transístor orgânico com nanopartícula apresentou um rendimento similar ao dos sete transistores CMOS comuns que são necessários para imitar a plasticidade que ele possui individualmente.

Cérebro artificial: Os pesquisadores franceses afirmam que seus NOMFETs já foram otimizados para funcionar em suas dimensões nanométricas, o que permitirá sua integração em larga escala para a construção de circuitos integrados que utilizem um grande número deles - eventualmente o primeiro circuito eletrônico que, quando construído, irá merecer a qualificação de "cérebro eletrônico" ou "cérebro artificial". Segundo eles, os computadores inspirados em neurônios, que poderão ser construídos usando a nova tecnologia, serão capazes de desempenhar funções comparáveis às do cérebro humano. Ao contrário dos computadores tradicionais, baseados em transistores de silício, os neurocomputadores inspirados no cérebro, seja no cérebro humano, seja no cérebro mais simples de animais, serão potencialmente capazes de resolver problemas muito mais complexos, superando os supercomputadores atuais. [Fonte: Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/01/2010]

Bibliografia:

An Organic Nanoparticle Transistor Behaving as a Biological Spiking Synapse

Fabien Alibart, Stéphane Pleutin, David Guérin, Christophe Novembre, Stéphane Lenfant, Kamal Lmimouni, Christian Gamrat, Dominique Vuillaume

Advanced Functional Materials

22 January 2010

Vol.: 20 Issue 2, Pages 330 - 337

DOI: 10.1002/adfm.200901335

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