Os chips que imitam o cérebro humano estão entre as tecnologias mais promissoras para a próxima geração da inteligência artificial. Conhecidos como memristores, esses componentes conseguem armazenar memória e realizar processamento no mesmo dispositivo, tornando computadores mais rápidos, eficientes e econômicos.

Inspirados na forma como os neurônios aprendem e formam memórias, esses dispositivos podem superar uma das principais limitações da computação atual: o elevado consumo de energia. Para isso, pesquisadores brasileiros já desenvolvem novas versões da tecnologia para aplicações em eletrônica, saúde e telecomunicações, de acordo com informações publicadas na Revista Pesquisa FAPESP.

O estudo foi conduzido por cientistas da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), da Universidade Estadual Paulista (Unesp), do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) e de instituições internacionais.

O que são os memristores?

Os memristores são componentes eletrônicos capazes de alterar sua resistência elétrica quando recebem estímulos e manter esse estado mesmo após o desligamento. Essa propriedade permite registrar o histórico de funcionamento do dispositivo, característica que deu origem ao nome, derivado da expressão inglesa memory resistor.

A existência desse componente foi proposta teoricamente em 1971 pelo engenheiro eletricista filipino Leon Chua. O primeiro protótipo funcional só foi apresentado em 2008 pela Hewlett-Packard (HP), marco que impulsionou pesquisas em diferentes países para transformar essa arquitetura em aplicações práticas.

Como funcionam os chips que 'copiam' o cérebro?

Os memristores foram desenvolvidos com base na plasticidade sináptica, processo responsável por fortalecer ou enfraquecer as conexões entre neurônios durante o aprendizado.

Na prática, esses componentes modificam sua resistência elétrica após receber pulsos, registrando padrões de funcionamento e respondendo de maneira diferente a novos estímulos. Esse comportamento se aproxima da forma como o sistema nervoso adapta suas conexões ao longo do tempo.

Apesar da inspiração biológica, os pesquisadores ressaltam que o mecanismo não reproduz exatamente o cérebro humano. Enquanto as sinapses utilizam íons para transmitir sinais, os dispositivos eletrônicos funcionam com elétrons.

Nos computadores convencionais, memória e processamento permanecem separados, obrigando a transferência contínua de dados entre diferentes componentes. Esse fluxo constante aumenta o consumo de energia e limita o desempenho das máquinas.

Os memristores propõem uma arquitetura diferente, reunindo essas funções no mesmo dispositivo. Com isso, reduzem a movimentação de informações e aumentam a eficiência dos sistemas, característica considerada estratégica para a evolução da inteligência artificial, soobretudo em aplicações que exigem grande capacidade de processamento.

Pesquisadores brasileiros desenvolvem novos materiais

No Brasil, diferentes grupos trabalham para ampliar as possibilidades dessa tecnologia. Na UFSCar, uma das pesquisas resultou em um transistor polimorfo, capaz de assumir funções distintas conforme a configuração do circuito. O mesmo componente pode atuar como transistor, capacitor ou memristor e ainda operar em temperatura ambiente, dispensando sistemas de resfriamento extremo.

Outra linha de investigação utiliza óxido de zinco, material abundante, de baixo custo e baixa toxicidade. Durante os experimentos, os pesquisadores observaram um comportamento incomum: o desempenho aumentava conforme a temperatura se elevava, resultado contrário ao normalmente registrado em semicondutores. Os cientistas também investigam o uso da luz para gravar informações nesses dispositivos.

Na Unesp, outra pesquisa aposta na melanina, pigmento encontrado naturalmente na pele, nos cabelos e nos olhos. O objetivo é desenvolver componentes biodegradáveis capazes de monitorar o processo de cicatrização por meio das alterações de pH em feridas crônicas.

Sensores inteligentes, medicina e redes 6G: onde os memristores poderão ser usados

As aplicações estudadas vão além da inteligência artificial. Entre elas estão sensores inteligentes, biossensores para diagnóstico médico, monitoramento de feridas, armazenamento de imagens, criptografia e futuras redes de comunicação, como o 6G.

Outra frente de pesquisa explora materiais bidimensionais extremamente finos, que podem facilitar a fabricação em escala industrial e ampliar o desempenho desses componentes.

O maior desafio para levar a tecnologia ao mercado

Embora os avanços sejam significativos, ainda existem obstáculos antes que os memristores sejam produzidos em larga escala.

Os pesquisadores trabalham para aperfeiçoar os processos de fabricação, integrar esses dispositivos à eletrônica convencional e compreender melhor seu comportamento físico, que ainda desafia parte dos modelos teóricos atuais.

Mesmo diante dessas limitações, os memristores vêm reunindo especialistas de áreas como física, engenharia, ciência dos materiais e medicina. A expectativa é que esses componentes desempenhem um papel importante na próxima geração de sistemas computacionais inspirados no funcionamento do cérebro, com aplicações que vão da saúde às telecomunicações.