Amherst, Massachusetts — InkDesign News — Engenheiros da Universidade de Massachusetts Amherst desenvolveram um neurônio artificial cuja atividade elétrica se assemelha profundamente à dos neurônios naturais do cérebro. A pesquisa, publicada recentemente, destaca o emprego de nanofios proteicos derivados de bactérias eletricamente ativas, inaugurando novas possibilidades para computadores de eficiência inédita e integração com tecidos biológicos.
O Contexto da Pesquisa
A busca por dispositivos eletrônicos tão eficientes quanto o cérebro humano é uma prioridade na engenharia biomédica. Sistemas computacionais modernos, como Grandes Modelos de Linguagem, consomem volumes gigantescos de energia para tarefas relativamente simples diante da capacidade cerebral. A equipe da UMass Amherst já havia avançado no uso de nanofios de proteína de Geobacter sulfurreducens, bactéria reconhecida por sua habilidade de gerar eletricidade, em dispositivos com eficiência superior à dos componentes tradicionais.
Resultados e Metodologia
O estudo, liderado por Shuai Fu, revela que o novo neurônio artificial opera em voltagens próximas das encontradas no corpo humano. Conforme descrito:
“Our brain processes an enormous amount of data, but its power usage is very, very low, especially compared to the amount of electricity it takes to run a Large Language Model, like ChatGPT.”
(“Nosso cérebro processa uma enorme quantidade de dados, mas seu consumo de energia é muito, muito baixo, especialmente se comparado à quantidade de eletricidade necessária para operar um Grande Modelo de Linguagem, como o ChatGPT.”)— Shuai Fu, Estudante de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e de Computação, Universidade de Massachusetts Amherst
A inovação apresenta uma redução de dez vezes na voltagem e cem vezes no consumo de energia em relação a versões anteriores de neurônios artificiais, aproximando-se do entorno de 0,1 volts. Segundo Jun Yao, autor sênior:
“Ours register only 0.1 volts, which is about the same as the neurons in our bodies.”
(“As nossas registram apenas 0,1 volts, aproximadamente o mesmo que os neurônios em nossos corpos.”)— Jun Yao, Professor Associado de Engenharia Elétrica e de Computação, UMass Amherst
Implicações e Próximos Passos
A promessa dessa tecnologia se estende para a criação de computadores bio-inspirados, dispositivos médicos capazes de se comunicar diretamente com o corpo e sensores extremamente eficientes. Os atuais sistemas de monitoramento corporal dependem de amplificação elétrica para ler sinais biológicos, aumentando o consumo energético e a complexidade de circuito. Com o uso de neurônios artificiais de baixa voltagem, esse obstáculo pode ser eliminado, permitindo interface direta sem amplificação.
A utilização inovadora de nanofios proteicos de Geobacter sulfurreducens amplia o leque de aplicações potenciais, incluindo biofilmes energizados pelo suor, aparelhos portáteis, sensores biomédicos e até mecanismos que captam energia “do ar”.
O desenvolvimento da pesquisa contou com apoio da Army Research Office, da U.S. National Science Foundation, dos National Institutes of Health e da Alfred P. Sloan Foundation.
No horizonte, a integração desses neurônios artificiais a implantes médicos e sistemas computacionais pode transformar a relação entre tecnologia e biologia, demandando novos estudos sobre implementação, segurança e interfaces híbridas em grande escala no futuro próximo.
Fonte: (ScienceDaily – Ciência)
