Funcionamento dos neurônios pode inspirar próxima geração de computadores

Revista Veja
Cientistas tentam entender como comunicação no cérebro funciona. Com isso, poderão projetar computadores mais inteligentes - e com emoções

Pesquisadores ingleses estão desenvolvendo novos computadores com base na observação dos neurônios. Eles se inspiram na forma em que os neurônios são constituídos e como eles se comunicam. As máquinas que poderão resultar desse trabalho seriam revolucionárias, com avanços enormes no processamento de vídeo e áudio. Pode ser que os computadores aprendam a ver e ouvir no futuro, em vez de dependerem de sensores. Além disso, os pesquisadores estão ajudando a melhorar o entendimento sobre como as células nervosas operam.
As redes neurais artificiais já existem há mais de 50 anos, mas ainda não copiam exatamente neurônios de verdade. O projeto coordenado pelo cientista da computação Thomas Wennekers, da Universidade de Plymouth, Inglaterra, quer modelar características específicas do modo com os neurônios em uma parte específica do cérebro se comunicam. “Queremos aprender da biologia como vamos construir os computadores do futuro”, disse Wennekers. “O cérebro é muito mais complexo do que as redes neurais que já foram implementadas até então”.
Os trabalho inicial do projeto foi coletar dados sobre neurônios e como eles se conectam entre si em uma parte do cérebro. Os pesquisadores estão concentrados no microcircuitos laminares do neocórtex, que está envolvido em funções avançadas do cérebro como visão e audição. Os dados reunidos alimentaram simulações altamente detalhadas de grupos de células nervosos e microcircuitos de neurônios que estão espalhados por outras estruturas maiores como o córtex visual. “Construímos modelos bem detalhados do córtex visual e estudamos propriedades especiais dos microcircuitos”, disse Wennekers. “Estamos estudando quais aspectos são cruciais para certas propriedades funcionais como reconhecimento de objetos e palavras”.
Os cientistas esperam que o trabalho irá produzir mais do que redes sensoriais. “Pode ser que consigamos construir componentes inteligentes”, disse o pesquisador. “Talvez”, continuou, “pode ser que ele tenha emoção”. A ideia é proporcionar uma computação completamente nova.
Um cérebro maior - Enquanto Wennekers e sua equipe estão trabalhando com simulações de software, Steve Furber da Universidade de Manchester, Inglaterra, está usando a inspiração de neurônios para produzir novos tipos de hardware. O projeto denominado Spinnaker, do professor Furber, está tentando criar um computador especificamente melhorado para funcionar como a biologia.
Baseado em chipes ARM, o sistema Spinnaker simula no hardware o trabalho de um número relativamente grande de neurônios. “Temos modelos de neurônios biológicos de impulso”, disse Furber. “Neurônios cuja comunicação com o resto do mundo é um pequeno sinal de rede. Quando isso acontece, ele emite dados para uma pequena rede de computadores”.
Cada processador do projeto Spinnaker executa certa de 1.000 modelos neurais. O sistema atual usa oito processadores mas, de acordo com Furber, a equipe está na fase final do desenvolvimento de uma placa com 18 processadores, 16 dos quais irão modelar neurônios.
O objetivo final é um sistema controlado por um bilhão de neurônios utilizando um milhão de processadores. “O objetivo inicial é entender o que está acontecendo na biologia”, disse Furber. “Nosso entendimento do processamento do cérebro é muito limitado”.
Eles esperam que a simulação também leve a sistemas inovadores de processamento em computadores e outras descobertas sobre como muitos elementos de computadores podem ser conectados uns aos outros. “O futuro da indústria da computação está limitado pelo processo em paralelo”, disse Furber.
Independente disso, disse o professor, a o entendimento da indústria da computação sobre como conseguir aproveitar ao máximo esses elementos computacionais não existe. O problema, continuou, é como executar o sistema sem ser limitado pelo excesso de gerenciamento dos processos.
O projeto Spinnaker pode mostrar um caminho para superar alguns desses problemas à medida que elementos individuais serão menores do que os processos monolíticos em uso agora e irão, em certa medida, auto-organizarem. Eles também irão oferecer a vantagem de utilizar muito menos energia do que as máquinas existentes. “Acreditamos que a mudança será profunda”, concluiu Furber.