Não há nenhum exagero em dizer que o cérebro humano é o computador mais perfeito que se conhece, até agora. Daí a ideia de alguns cientistas de criar chips de computadores que imitem as funções das células cerebrais. Pesando apenas um quilo e meio, o cérebro humano pode armazenar mil vezes mais informações do que um laptop e fazer tudo isso usando menos energia do que é necessário para acender uma lâmpada de 20 watts.

Os pesquisadores estão tentando replicar esse sucesso usando materiais orgânicos flexíveis para operar como neurônios biológicos e, algum dia, poder até se interconectar com eles. Eventualmente, chips de computador “neuromórficos” poderão ser implantados diretamente no cérebro dos seres humanos, permitindo que as pessoas controlem, por exemplo, um braço artificial. Na Revisão Anual de Pesquisa de Materiais de 2021, o cientista de materiais da Universidade de Stanford, Alberto Salleo, disse que os novos dispositivos podem enviar e receber sinais químicos e elétricos. “Seu cérebro trabalha com produtos químicos, com neurotransmissores como dopamina e serotonina. Nossos materiais são capazes de interagir eletroquimicamente com eles.” E completou: “componentes orgânicos têm o potencial de fazer o trabalho mais rápido usando menos energia”. Ele e outros pesquisadores criaram dispositivos eletrônicos que podem agir como transistores (que amplificam ou alternam sinais elétricos) e células de memória (que armazenam informações).

Inteligência artificial

Segundo cientistas, chips poderão ser implantados diretamente no cérebro dos humanos. Foto: Rawpixel / Freepixel

O trabalho surge de um interesse crescente em circuitos de computador que imitam como funcionam as conexões neurais humanas ou sinapses. Esses circuitos, sejam eles feitos de silício, metal ou materiais orgânicos, funcionam menos como os dos computadores digitais e mais como as redes de neurônios do cérebro humano.

Os computadores digitais convencionais funcionam um passo de cada vez e sua arquitetura cria uma divisão fundamental entre cálculo e memória. Essa divisão significa que uns e zeros devem ser alternados entre locais no processador do computador, criando um gargalo para velocidade e uso de energia. O cérebro faz as coisas de forma diferente. Um neurônio individual recebe sinais de muitos outros neurônios, e todos esses sinais interagem com o circuito do neurônio receptor. Cada neurônio serve como um dispositivo de cálculo ( integrando os dados de todos os sinais que recebe ) e um dispositivo de memória: armazenando o valor de todos esses sinais combinados como um valor analógico infinitamente variável.

Francesca Santoro, engenheira elétrica na Aachen University, da Alemanha, está desenvolvendo um dispositivo de polímero que recebe informações de células reais e “aprende” com elas. Em seu aparelho, as células são separadas do neurônio artificial por um pequeno espaço, semelhante às sinapses que separam os neurônios reais uns dos outros.

À medida que as células produzem dopamina, uma substância química de sinalização nervosa, a dopamina, altera o estado elétrico da metade artificial do dispositivo. Quanto mais dopamina as células produzem, mais o estado elétrico do neurônio artificial muda. “Nosso objetivo final é realmente projetar eletrônicos que se pareçam com neurônios”, diz Santoro.