Pesquisadores descobrem um material que pode aprender como o cérebro

TX, 22/08/2022 

Por EPDL

Pesquisadores da EPFL descobriram que o Dióxido de Vanádio (VO 2), um composto usado na eletrônica, é capaz de "lembrar" toda a história de estímulos externos anteriores. Este é o primeiro material a ser identificado como possuindo esta propriedade, embora possam existir outras.

Mohammad Samizadeh Nikoo, Ph.D. estudante do Laboratório de Pesquisa Eletrônica de Potência e Banda Larga da EPFL (POWERlab), fez uma descoberta casual durante sua pesquisa sobre transições de fase em Dióxido de Vanádio (VO 2). O VO 2 tem uma fase isolante quando relaxado à temperatura ambiente e sofre uma transição isolante-metal acentuada a 68 °C, onde sua estrutura de rede muda. Classicamente, o VO 2 exibe uma memória volátil: "o material volta ao estado isolante logo após a remoção da excitação", diz Samizadeh Nikoo. Para sua tese, ele se propôs a descobrir quanto tempo leva para o VO 2 passar 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, Samizadeh Nikoo aplicou uma corrente elétrica a uma amostra de VO 2 . "A corrente se movia pelo material, seguindo um caminho até sair do outro lado", explica. À medida que a corrente aqueceu a amostra, fez com que o VO 2 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 VO 2 parecia 'lembrar' a primeira fase de transição e antecipar a próxima", explica o Prof. 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 VO 2 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", diz 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. VO 2 marca todas esses três requisitos. 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 VO 2 agem exatamente como os neurônios.

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Fonte:https://techxplore.com/news/2022-08-material-brain.html