Material com múltiplas memórias para neurocomputadores

Redação do Site Inovação Tecnológica 

O material original (em cima) guarda apenas 0 ou 1. O novo material (embaixo) armazena qualquer valor entre 0 e 1. [Imagem: Anirban Ghosh et al. - 10.1002/adfm.201601353]

Neurocomputadores

Cientistas holandeses criaram um novo tipo de componente eletrônico que, a exemplo dos memristores, também permite simular as sinapses neurais.

O objetivo é ser capaz de construir computadores que funcionem de forma mais parecida com o cérebro.

Embora seja comum a referência ao cérebro como um computador de elevada capacidade, uma das diferenças essenciais é que o cérebro é analógico, e não digital como os computadores - enquanto os computadores são limitados a dados que são ou 0 ou 1, as sinapses podem ter qualquer valor entre os extremos.

Anirban Ghosh e seus colegas da Universidade Twente sintetizaram um material ferroelétrico que apresenta um efeito de múltiplas memórias, sendo capaz de se lembrar de vários valores. Na prática isso significa que o material funciona como uma memória de múltiplos estados, afastando-se do conceito de binário puro e aproximando-se do registro analógico de múltiplos valores.

Ferroelétrico com múltiplos polos

A base do componente com memória é o conhecido PZT, sigla de chumbo, zircônio e titanato, um material piezoelétrico largamente usado em motores e atuadores, mas que também já serviu de base para a construção de uma memória capaz de armazenar até quatro bits.

O PZT é um material ferroelétrico, o que significa que é possível chaveá-lo eletricamente para um determinado estado - norte ou sul, ou 0 ou 1 -, e esse estado fica estável depois que o campo elétrico é desligado.

A novidade surgiu quando a equipe adicionou ao PZT uma camada de óxido de zinco, medindo apenas 25 nanômetros de espessura: o material passou a chavear de um estado para outro não apenas nos limites de tensão, mas também em tensões intermediárias.

Ocorre que o material passa a conter áreas de controle adicionais dentro do cristal. Usando tempos de escrita variáveis - o tempo que a tensão é aplicada - nessas áreas é possível armazenar qualquer valor entre 0 e 1.

Desafios à frente

O tempo de escrita na memória de PZT é longo em comparação com a velocidade dos processadores atuais, mas a equipe afirma que é possível projetar uma arquitetura que use muitas memórias trabalhando em paralelo.

De qualquer forma, para integrar a nova memória aos processadores tradicionais será necessário descobrir como integrar o PZT com os semicondutores atuais.

Bibliografia:

Multistability in Bistable Ferroelectric Materials toward Adaptive Applications
Anirban Ghosh, Gertjan Kosten, Guus Rijnders
Advanced Functional Materials
DOI: 10.1002/adfm.201601353