Redes de nanofios (Nano Net) podem exibir memória de curto e longo prazo, como o cérebro humano. Esta nova descoberta vem de uma equipe de especialistas liderada pelo Dr. Alon Loeffler da Univ. de Sidney. O Dr. Alon Loeffler, que obteve seu PhD na Escola de Física, conduziu o estudo. O estudo está atualmente online na revista Science Advances. No entanto, um grupo de especialistas japoneses também fez parte da equipe. Para simplificar, usaremos “Nano Net” para representar a Nanowire Network” na maior parte do artigo
Sobre o trabalho, o Dr. Loeffler disse
“ Nesta pesquisa, descobrimos que a função cognitiva de ordem superior, que normalmente associamos ao cérebro humano, pode ser emulada em hardware não biológico. Este trabalho se baseia em nossa pesquisa anterior, na qual mostramos como a nanotecnologia poderia ser usada para construir um cérebro – dispositivo elétrico inspirado com rede neural – como circuitos e sinapses – como sinalização. Nosso trabalho atual abre caminho para a replicação do cérebro – como aprendizado e memória em sistemas de hardware não biológicos e sugere que a natureza subjacente do cérebro – como a inteligência pode ser física.”
Nano Nets são um subconjunto de nanotecnologia que geralmente surgem de espaçados, altamente condutores, invisíveis a olho nu, micro fios de prata que são envoltos em um material plástico. Aspectos da estrutura física em rede do cérebro humano são modelados pelos fios. Numerosas aplicações práticas, como a atualização de robôs ou sistemas de detecção que devem tomar decisões rápidas em configurações aleatórias, podem ser introduzidas por avanços em Nano Nets.
Um autor sênior, Prof. Zdenka Kuncic, da Escola de Física, disse
“Esta rede de nanofios é como uma rede neural sintética porque os nanofios agem como neurônios, e os locais onde eles se conectam são análogos a sinapses… Em vez de implementar algum tipo de máquina tarefa de aprendizado, neste estudo, o Dr. Loeffler realmente deu um passo adiante e tentou demonstrar que as redes de nanofios exibem algum tipo de função cognitiva.”
A rede de nanofios corresponde à capacidade humana média
A tarefa N-Back, um teste de memória comum usado em estudos sobre psicologia humana, foi usada pela equipe para examinar a capacidade da Nano Net. Para uma pessoa, a tarefa N-Back pode envolver a recordação de uma imagem exata de um gato a partir de uma sequência de imagens felinas. Uma pessoa pode reconhecer a mesma imagem que veio sete passos atrás se tiver uma pontuação N-Back de 7. Essa é a média das pessoas. A equipe de pesquisa descobriu que, quando aplicada à Nano Net, ela poderia “lembrar” um ponto final desejado em um circuito elétrico sete passos atrás. Isso significa que ele tem uma pontuação de 7 em um teste N-Back, assim como um humano médio.
Dr. Loeffler continua
“O que fizemos aqui foi manipular as voltagens dos eletrodos finais para forçar os caminhos a mudarem, em vez de deixar a rede fazer seu próprio trabalho. Forçamos os caminhos a irem para onde queríamos que eles fossem… Quando implementamos isso, sua memória teve uma precisão muito maior e não diminuiu muito com o tempo, sugerindo que encontramos uma maneira de fortalecer os caminhos para empurrá-los para onde nós os queremos e então a rede se lembra disso. Os neurocientistas acham que é assim que o cérebro funciona, certas conexões sinápticas se fortalecem enquanto outras enfraquecem, e acredita-se que seja assim que preferencialmente nos lembramos de algumas coisas, como aprendemos e assim por diante.”
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Segundo a equipe, o Nano Net pode armazenar informações na memória. Isso é possível a ponto de não precisar mais ser renovado porque foi unificado.
Prof. Kuncic acrescenta
“É como a diferença entre memória de longo prazo e memória de curto prazo em nossos cérebros… Se quisermos nos lembrar de algo por um longo período de tempo, realmente precisamos continuar treinando nossos cérebros para consolidar isso, caso contrário, simplesmente desaparece com o tempo. Uma tarefa mostrou que a rede de nanofios pode armazenar até sete itens na memória em níveis substancialmente mais altos do que o acaso sem treinamento de reforço e precisão quase perfeita com treinamento de reforço.”
Tecnologia de nanofios – uma nova tendência
Um uso da nanotecnologia é a criação de Nano Redes vinculadas. Os nanofios são fios muito finos com tamanhos em torno de alguns nm e alguns micrômetros. Os nanofios têm muitas qualidades únicas. Algumas dessas qualidades são uma alta relação superfície-volume, condutividade elétrica incomum e biocompatibilidade. Por esses motivos, eles têm chamado muita atenção nos últimos anos.
Um dos principais usos dessa nova tecnologia é no campo da eletrônica. Essa rede pode ser usada para criar um dispositivo realmente compacto com alto rendimento e baixo consumo de energia. A alta proporção de superfície para volume dos nanofios é outra característica importante. Ele permite que um grande número de elementos ativos sejam compactados em uma pequena área. Isso os torna ideais para criar circuitos integrados com peças de alta densidade. Esta tecnologia também permite a criação de dispositivos de alta tecnologia com sua melhor proeza de condução.
A tecnologia de nanofios também é muito útil no campo de armazenamento de energia. A grande área de superfície dos nanofios permite que eles armazenem mais energia por unidade de volume. Além disso, sua alta condutividade elétrica permite tempos de carga e descarga mais rápidos. Isso o torna ideal para dispositivos portáteis e em qualquer dispositivo que precise de carga rápida ou alta densidade de energia.
Mesmo no campo da biotecnologia, os nanofios também são necessários. Eles são úteis para diagnóstico e pesquisa médica. Isso se deve ao fato de que eles podem ser usados para detectar e monitorar biomoléculas. Além disso, esta tecnologia também pode ser usada no campo da fotônica. A alta área de superfície dos nanofios permite que eles interajam com a luz de maneiras únicas. Isso os torna ideais para a criação de dispositivos ópticos, como fotodetectores, células solares e diodos emissores de luz (LEDs).
Palavras Finais
Nano Nets são uma tecnologia futura com uma ampla gama de potenciais usuários. Há também uma ampla gama de cenários nos quais ele pode ser bem utilizado. Os especialistas continuam a explorar os usos potenciais das Nano Nets. É provável que eles se tornem mais importantes em uma ampla gama de campos. Em alguns anos, esperamos que essa tecnologia se expanda para mais campos. No momento, mais marcas e especialistas do setor estão expandindo seu foco nessa tecnologia.
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