Basta adicionar água: cientistas criaram um “chip” em transistores de íons em meio líquido

Um grupo de cientistas americanos montou com sucesso um microcircuito iônico – consiste em transistores operando em meio líquido, e o fluxo de corrente é fornecido não por elétrons, como é o caso dos transistores semicondutores de estado sólido, mas por moléculas e átomos carregados. Segundo os autores do projeto, a transmissão de informações por meio de neurônios dentro do cérebro funciona de maneira semelhante.

Fonte da imagem: seas.harvard.edu

O projeto foi desenvolvido por um grupo de cientistas liderados por Woo-Bin Jung da Harvard School of Engineering and Applied Sciences. João Paulson. A transmissão do sinal no cérebro é realizada por meio de íons em um meio líquido. Reproduzir o desempenho computacional do cérebro humano ainda é extremamente difícil e os componentes de silício ainda apresentam melhor desempenho, mas uma versão simplificada desse circuito foi criada e, no futuro, pode oferecer suas vantagens. Por exemplo, os íons podem ser criados a partir de várias moléculas e, em cada caso, terão propriedades diferentes e terão seu próprio escopo.

No primeiro estágio, os engenheiros construíram um transistor iônico funcional – um componente que controla o sinal de entrada e, em seguida, várias centenas desses transistores foram combinados em um microcircuito iônico completo. O transistor de íons consiste em três eletrodos: um em forma de disco no centro e dois em forma de anel ao redor. Quando a tensão é aplicada ao disco central, uma reação eletromecânica é produzida – uma corrente de íons é formada a partir dele na direção do meio líquido. A velocidade dessa reação pode ser controlada alterando o pH do meio – isso acontece quando os eletrodos do anel capturam ou, ao contrário, produzem os próprios íons de hidrogênio. Isso permite que o transistor realize uma operação de multiplicação e, quando combinados em uma matriz 16×16, o circuito possibilita a multiplicação de matrizes – a operação mais comum no campo da inteligência artificial.

Em sua forma atual, a tecnologia tem limitações significativas. Por exemplo, não é possível receber todas as 16 saídas ao mesmo tempo, ou seja, as operações devem ser realizadas sequencialmente, o que adicionalmente desacelera os componentes já não muito rápidos. No entanto, os autores conseguiram realizar o trabalho fundamental do modelo, e agora ele será aprimorado: por exemplo, planejam introduzir nele uma gama maior de moléculas, o que em teoria permitirá o processamento de informações mais complexas.

Os autores do estudo não vão substituir a eletrônica pela iônica – a nova tecnologia poderá complementar as soluções existentes ou criar uma espécie de híbrido que tenha as capacidades das duas abordagens.