Redes neurais físicas aprendem sem mecanismos explícitos

As redes neurais artificiais buscam simular o funcionamento do cérebro, imitando a forma com que a informação viaja pelos neurônios. Entretanto, o próprio estudo do cérebro é uma área em aberto, e novos fatos são descobertos rotineiramente.

Esta semana, pesquisadores associados à Universidade de Sidney e ao Instituto Nacional para a Ciência de Materiais do Japão publicaram um estudo com uma descoberta interessante sobre a propagação de informação em um substrato físico, como a que ocorre no cérebro. Os cientistas revelaram que uma rede artificial constituída de nanofibras metálicas pode ser ajustada para responder de forma similar ao cérebro quando estimulada eletricamente.

No estudo, fibras foram arranjadas de forma aleatória em um plano bidimensional. Quando as fibras se sobrepõem, elas criam uma junção eletroquímica, parecida com as sinapses entre os neurônios. Sinais elétricos aplicados a esta rede se mostraram capazes de encontrar, automática e sistematicamente, a melhor rota para transmitir sua informação. Como, depois de a rede convergir para uma configuração ideal, o sinal viaja sempre pelo mesmo caminho, isto demonstra que a estrutura da rede compreende um componente de memória, além da sua capacidade computacional. Esta arquitetura é diferente daquela de computadores convencionais, onde a memória e o processador são componentes separados.

Para testar as implicações desta observação, os pesquisadores fizeram simulações com o objetivo de treinar a rede física para aprender tarefas simples, como a transformação de um sinal elétrico com características simples em formas mais complexas. Os resultados mostraram que as redes de fato têm a capacidade de aprender, pelo reposicionamento das fibras que otimiza a computação e armazena o aprendizado na forma de uma memória física.

Além de apresentar informações inéditas sobre a transmissão de informação no cérebro, o trabalho tem potencial para transformar o campo da inteligência artificial, já que propõe a unificação de memória e processamento na estrutura da própria rede, o que resulta em menor consumo de energia.

As pesquisas na interface entre computação e neurociência têm esta característica peculiar de, além de esclarecer sobre aspectos da natureza humana, ainda nos impulsionarem para as grandes revoluções tecnológicas do futuro.

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