Pela primeira vez, um neurônio artificial conseguiu se comunicar com um neurônio biológico usando o mesmo nível de energia e a mesma voltagem que o cérebro humano. O resultado: uma conversa tão eficiente quanto aquela que acontece em nossas próprias sinapses.

A proeza foi publicada na revista Nature Communications, em um estudo que descreve o desenvolvimento de um neurônio sintético capaz de operar com apenas 0,1 volt – a mesma tensão elétrica utilizada pelos neurônios naturais. 

“Nosso cérebro processa uma quantidade enorme de dados”, diz Shuai Fu, estudante de pós-graduação em engenharia elétrica e de computação  e principal autor do estudo, em comunicado. “Mas seu consumo de energia é muito, muito baixo, especialmente em comparação com a quantidade de eletricidade necessária para executar um Modelo de Linguagem Grande, como o ChatGPT.”

Modelos anteriores precisavam de dez vezes mais voltagem e até cem vezes mais energia para gerar sinais semelhantes, explica o engenheiro Jun Yao, autor sênior da pesquisa. Para a comparação, os autores explicam que esse excesso de voltagem equivale a um grito: é como se o neurônio artificial “gritando” para um neurônio humano típico. Acontece que o berro consome muita energia e corre o risco de sobrecarregar o receptor e perder o cerne da mensagem.

A chave da inovação está em um material de origem biológica: nanofios de proteína cultivados por bactérias Geobacter sulfurreducens. O pulo do gato é que essas bactérias têm um superpoder: elas são capazes de gerar eletricidade. 

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Diferente dos condutores artificiais tradicionais, esses nanofios conseguem funcionar em ambientes úmidos, como os tecidos biológicos, sem se degradar. Essas proteínas formam fios condutores extremamente finos e resistentes, explica Yao, que nos permitem criar dispositivos que imitam e interagem com a biologia.

Essa abordagem inaugura o que os cientistas chamam de integração neuromórfica, um campo emergente que busca aproximar o funcionamento dos sistemas eletrônicos do cérebro humano. A meta, dizem os pesquisadores, é criar máquinas que não apenas processem informações, mas que também “pensem” e reajam como um organismo vivo.

A inovação pode transformar o design de implantes neurais, sensores vestíveis e interfaces cérebro-computador. Atualmente, dispositivos biomédicos precisam amplificar os sinais elétricos do corpo para que possam ser interpretados por um computador – um processo que consome energia e gera ruído nos dados.

“Atualmente, temos todos os tipos de sistemas eletrônicos de detecção vestíveis”, diz Yao, “mas eles são desajeitados e ineficientes”. Isso porque, cada vez que esses sistemas detectam um sinal do nosso corpo, eles precisam amplificá-lo eletricamente para que um computador possa analisá-lo.

“Essa etapa intermediária de amplificação aumenta tanto o consumo de energia quanto a complexidade do circuito, mas sensores construídos com nossos neurônios de baixa voltagem poderiam dispensar qualquer amplificação.”

Na prática, isso poderia permitir desde implantes cerebrais mais sutis e de baixo consumo energético até tecnologias médicas capazes de monitorar o corpo em tempo real, reagindo com precisão e rapidez – quase como o próprio sistema nervoso humano.

Os engenheiros de Amherst veem nisso o prenúncio de uma nova era – não apenas da inteligência artificial, mas de uma inteligência híbrida, na qual máquinas e organismos compartilham uma mesma linguagem elétrica.

Com os nanofios, a equipe de pesquisadores já projetou uma série de dispositivos extraordinariamente eficientes: um biofilme, alimentado por suor, que pode alimentar eletrônicos pessoais; um “nariz eletrônico” que pode farejar doenças; e um dispositivo que pode coletar eletricidade do próprio ar.

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[Por: Superinteressante]Source link