Uma rede artificial mantida na ‘Borda do Caos’ age como um cérebro humano

Pesquisadores demonstraram como manter uma rede de nanofios em um estado que está certo sobre o que é conhecido como a borda do caos uma conquista que poderia ser usada para produzir inteligência artificial (IA) que age muito como o cérebro humano faz.

A equipe usou diferentes níveis de eletricidade em uma demonstração de nanofio, encontrando um equilíbrio quando o sinal elétrico estava muito baixo e não quando o sinal estava muito alto. Se o sinal era muito baixo, as saídas da rede não eram complexas o suficiente para serem úteis; se o sinal era muito alto, as saídas eram uma bagunça e também inúteis.

“Descobrimos que se você empurrar o sinal muito lentamente a rede faz a mesma coisa sem aprender e se desenvolver. Se formos muito duro e rápido, a rede se torna errática e incerta”, diz o físico Joel Hochstetter, da Universidade de Sydney e principal autor do estudo.

Manter as simulações na linha entre esses dois extremos produziu os resultados ideais da rede, relatam os cientistas. As descobertas apresentam uma variedade de dinâmicas semelhantes ao cérebro poderiam eventualmente ser produzidas usando redes de nanofios.

“Algumas teorias da neurociência sugerem que a mente humana pode operar neste extremo do caos, ou o que é chamado de estado crítico”, diz a física Zdenka Kuncic, da Universidade de Sydney, na Austrália. “Alguns neurocientistas pensam que é neste estado que alcançamos o desempenho cerebral máximo.”

Para as simulações, nanofios de 10 micrômetros de comprimento e nada mais grossos que 500 nanômetros foram ordenados aleatoriamente em um plano bidimensional. Os cabelos humanos podem ter cerca de 100.000 nanômetros de largura, para comparação.

Neste caso, o problema com o qual a rede foi encarregada foi transformar uma forma de onda simples em um tipo mais complexo, com a amplitude e frequência do sinal elétrico ajustadas para encontrar o estado ideal para resolver o problema, bem à beira do caos.

As redes Nanowire combinam dois sistemas em um, gerenciando tanto a memória (o equivalente a RAM de computador) quanto as operações (o equivalente a uma CPU de computador). Eles podem se lembrar de uma história de sinais anteriores, mudando sua produção futura em resposta ao que aconteceu antes, tornando-os memristors.

“Onde os fios se juntam, formam uma junção eletroquímica, como as sinapses entre os neurônios“, diz Hochstetter.

Normalmente, os algoritmos treinam a rede onde estão os melhores caminhos, mas neste caso, a rede fez isso por conta própria.

“Deduzimos que os sinais elétricos colocados nesta rede encontram automaticamente a melhor rota para transmitir informações”, diz Hochstetter. “E essa arquitetura permite que a rede ‘lembre’ caminhos anteriores através do sistema.”

Isso, por sua vez, pode significar uma redução significativa do uso de energia, pois as redes acabam treinando-se usando os processos mais eficientes. À medida que as redes de inteligência artificial se ampliam, ser capaz de mantê-las magras e o mais baixas potências possível será importante.

Por enquanto, os cientistas apontam que as redes de nanofios podem fazer o seu melhor problema resolvendo o problema entre a ordem e o caos, assim como nosso cérebro é pensado para ser capaz, e isso nos coloca um passo mais perto da IA que pensa como nós.

“O que é tão impressionante sobre esse resultado é que, sugere que esses tipos de redes de nanofios são capazes de ser sintonizadas em regimes com dinâmicas coletivas diversas e semelhantes ao cérebro, que podem ser aproveitadas para otimizar o processamento de informações”, diz Kuncic.

Fonte The University Of Sidney