Notícia

Pesquisadores descobrem material que pode aprender de modo semelhante ao cérebro

POWERlab, EPFL

Fonte

EPFL | Escola Politécnica Federal de Lausanne

Data

quinta-feira, 25 agosto 2022 06:50

Áreas

Bioeletrônica. Ciência dos Materiais. Computação. Neurociências.

Mohammad Samizadeh Nikoo, estudante de doutorado no Power and Wide-band-gap Electronics Research Laboratory (POWERlab) da Escola Politécnica Federal de Lausanne (EPFL), na Suíça, fez uma descoberta casual durante sua pesquisa sobre transições de fase em Dióxido de Vanádio (VO₂). O VO₂ tem uma fase isolante quando relaxado à temperatura ambiente e sofre uma transição acentuada de isolante para metal a 68°C, onde sua estrutura de rede muda. Classicamente, o VO₂ apresenta uma memória volátil: “o material volta ao estado isolante logo após a remoção da excitação”, disse Mohammad Samizadeh Nikoo.

Para sua tese, ele se propôs a descobrir quanto tempo leva para o VO₂ fazer a transição de um estado para outro. Mas sua pesquisa o levou a um caminho diferente: depois de fazer centenas de medições, ele observou um efeito de memória na estrutura do material.

Uma descoberta inesperada

Em seus experimentos, Mohammad Samizadeh Nikoo aplicou uma corrente elétrica a uma amostra de VO₂. “A corrente movia-se pelo material, seguindo um caminho até sair do outro lado”, explicou o pesquisador. À medida que a corrente aqueceu a amostra, fez com que o VO₂ mudasse de estado. E uma vez que a corrente passou, o material voltou ao seu estado inicial. Samizadeh Nikoo então aplicou um segundo pulso de corrente ao material e viu que o tempo que levava para mudar de estado estava diretamente ligado à história do material. “O VO₂ parecia ‘lembrar’ a primeira fase de transição e antecipar a próxima”, explicou o professor Dr. Elison Matioli, que dirige o POWERlab. “Não esperávamos ver esse tipo de efeito de memória, e não tem nada a ver com estados eletrônicos, mas sim com a estrutura física do material. É uma descoberta nova: nenhum outro material se comporta dessa maneira.”

Uma memória de até três horas

Os pesquisadores descobriram que o VO₂ é capaz de lembrar seu estímulo externo mais recente por até três horas. “O efeito memória pode de fato persistir por vários dias, mas atualmente não temos os instrumentos necessários para medir isso”, disse o professor Elison Matioli.

A descoberta da equipe de pesquisa é importante porque o efeito de memória que eles observaram é uma propriedade inata do próprio material. Engenheiros contam com memória para realizar cálculos de todos os tipos, e materiais que possam aprimorar o processo de cálculo oferecendo maior capacidade, velocidade e miniaturização estão em alta demanda. O VO₂ possui todas essas propriedades. Além disso, sua memória estrutural contínua o diferencia dos materiais convencionais que armazenam dados como informações binárias dependentes da manipulação de estados eletrônicos.

Os pesquisadores realizaram uma série de medições para chegar às suas descobertas. Eles também corroboraram seus resultados aplicando o novo método a diferentes materiais em outros laboratórios ao redor do mundo. Essa descoberta replica bem o que acontece no cérebro, pois os interruptores de VO₂ agem exatamente como os neurônios.

Os resultados foram publicados na revista científica Nature Electronics.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Escola Politécnica Federal de Lausanne (em inglês).

Fonte: Valérie Geneux, EPFL. Imagem: Dióxido de Vanádio (VO2), um composto capaz de ‘lembrar’ toda a história de estímulos externos anteriores. Fonte: POWERlab, EPFL.

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