Apagador: Criado componente semicondutor especializado em esquecer

Semicondutor que esquece

Os computadores e toda a tecnologia informática funciona porque criamos memórias, componentes semicondutores que permitem guardar dados e usá-los para fazer computações.

Mas a novidade agora é outra: Está pronto o primeiro componente eletrônico capaz de esquecer, um apagador de dados, por assim dizer.

É mais um caso de “a tecnologia imitando a vida”. Por muito tempo, a visão científica predominante era a de que o esquecimento a que todos os humanos estão sujeitos seria uma falha do sistema nervoso, uma deterioração passiva dos circuitos neurais. Foi o neurocientista Ivan Izquierdo que provou que esquecer é um processo ativo, fisiológico e fundamental para a sobrevivência e para a saúde mental. “Somos aquilo que decidimos esquecer,” dizia Izquierdo.

Componente eletrônico que esquece

A novidade é um componente semicondutor, feito de materiais antiferroelétricos, que memoriza temporariamente entradas recentes, enquanto esquece autonomamente informações mais antigas. Os pesquisadores transformaram a perda de dados, antes considerada um defeito nos componentes eletrônicos, em uma função computacional essencial para o processamento de informações de séries temporais.

Isso permite processar continuamente dados que chegam ao longo do tempo, como fala, biossinais e dados de sensores ambientais, sem a necessidade de um processo de reinicialização da memória, que exige um ciclo adicional, consumindo tempo e energia.

A tecnologia se baseia em uma característica dos antiferroelétricos, pela qual seu estado muda quando uma tensão é aplicada, e retorna espontaneamente ao estado original assim que a tensão é removida. A equipe projetou e construiu um componente de dois terminais combinando óxido de zircônio com óxido de índio, gálio e zinco amorfo (a-IGZO) e ajustaram a composição do IGZO para que até mesmo pequenas mudanças de estado possam ser lidas como diferenças distintas na corrente elétrica que atravessa o componente.

“A chave deste estudo reside no fato de termos tratado a tendência de um antiferroelétrico retornar espontaneamente ao seu estado original após a remoção da tensão não como uma limitação, mas como uma função computacional, o ‘esquecimento’. Ao implementar transformação não-linear, memória de curto prazo e reinicialização natural em um único componente de dois terminais, ampliamos a gama de opções de dispositivos disponíveis para hardware de IA de baixo consumo para séries temporais,” disse o professor Min Park.

De fato, o componente semicondutor amnésico compete com os memoristores, mas saiu na frente porque elimina passos na computação e consome ainda menos energia, inclusive nas aplicações da emergente computação de reservatório.

Testes e planos futuros

Os protótipos apresentaram um desempenho sólido nos testes de validação. No reconhecimento de dígitos manuscritos, foi alcançada uma precisão de reconhecimento de 90,4%, mesmo após a redução dos dados de entrada em 75%. Um modelo de circuito previu com precisão tanto um sinal não-caótico quanto variações reais nos preços de ações, demonstrando sua capacidade de processar informações de séries temporais.

A expectativa é que esta se torne uma tecnologia fundamental para sistemas de IA de baixo consumo, que possam funcionar sem conexão à nuvem, incluindo dispositivos de reconhecimento de fala, dispositivos vestíveis para cuidados com a saúde, sensores para direção autônoma e aplicações industriais da internet das coisas.