Redes de nanofios podem aprender e lembrar como o cérebro humano

Uma equipe internacional de cientistas liderada pela Universidade de Sydney testou a capacidade de uma rede de

nanofios realizam tarefas cognitivas complexas características de um sistema nervoso complexo. A análise mostrou que redes que imitam a estrutura física do cérebro podem aprender e lembrar dados.

Para testar sua rede, os cientistas usaramum análogo modificado do problema n-back. Este é um experimento popular usado em neurociência e psicologia para avaliar a memória. Durante o teste, o sujeito, a quem é apresentada uma série de imagens (teste visual) ou nomes de objetos (teste auditivo), deve indicar quando um determinado objeto foi encontrado há n passos.

Por exemplo, tal tarefa pode incluirdemonstração de uma sequência de letras, e a pessoa precisa ser informada quando a mesma letra foi encontrada 1, 2 ou mais passos atrás. A pontuação média para a maioria das pessoas nesta tarefa é 7. Isso significa que a maioria das pessoas consegue reconhecer a mesma imagem que apareceu sete passos atrás.

Os pesquisadores descobriram que a rede deos nanofios também são capazes de “lembrar” o ponto final desejado em um circuito elétrico sete passos atrás. “Manipulamos as tensões dos eletrodos terminais para forçar a mudança dos caminhos, em vez de deixar a rede apenas fazer o seu trabalho”, explica Alon Leffler, coautor do estudo.

Uma série de experimentos mostrou que sob a influência externaa exposição à nanorrede “aprendeu” e sua memória foi “fortalecida”: a rede lembrou os caminhos propostos pelo cientista e com o tempo a conexão formada não diminuiu. Isso lembra o trabalho de uma rede sináptica, observam os cientistas: algumas conexões são fortalecidas, outras são enfraquecidas e, como resultado, conexões estáveis ​​são formadas durante o processo de aprendizagem.

Formação de links estáveis ​​em uma rede de nanofios. Imagem: Alon Loeffler, Universidade de Sydney

Redes de nanofios são um tipo de nanotecnologiageralmente feito de fios de prata minúsculos e altamente condutores. Invisíveis a olho nu, as partículas cobertas por material plástico são espalhadas aleatoriamente formando uma grade. Devido às suas propriedades, esses fios imitam as propriedades físicas do cérebro: uma rede de neurônios conectados por meio de sinapses.

O uso de tais redes abre um grandenúmero de aplicações do mundo real: por exemplo, a criação de dispositivos robóticos e sensores que precisam tomar decisões rápidas em condições imprevisíveis.

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Capa: Uma rede de nanofios (à direita) imita as conexões complexas de neurônios no cérebro (à esquerda). Imagem: Universidade de Sydney