Hong Kong - Cientistas da Universidade de Hong Kong, na China, desenvolveram uma nova geração de interface cérebro-computador (ICC) baseada em memoristores – componentes electrónicos que imitam o funcionamento dos neurónios e das sinapses – permitindo uma adaptação sem precedentes entre o cérebro humano e os sistemas informáticos.

Ao contrário dos ICC tradicionais, que utilizam transístores e têm dificuldade em acompanhar a complexidade dinâmica dos sinais cerebrais, a nova tecnologia permite que o sistema co-evolua com o cérebro, mantendo a precisão e a estabilidade mesmo ao longo do tempo.

“O cérebro é um sistema dinâmico complexo, com sinais que evoluem e flutuam constantemente. Isto coloca desafios significativos às ICC para manterem um desempenho estável ao longo do tempo”, explicam os pesquisadores Ngai Wong e Zhengwu Liu.

“Além disso, à medida que as ligações cérebro-máquina se tornam mais complexas, as arquitecturas de computação tradicionais enfrentam dificuldades com as demandas do processamento em tempo real.”

A equipa conseguiu dar um salto qualitativo nesta tecnologia ao trocar o transístor tradicional pelo memoristor, o componente electrónico que está a tornar possível a computação neuromórfica, a arquitectura de cálculo que imita o funcionamento do cérebro. Este componente tem uma memória intrínseca que lhe permite imitar tanto os neurónios como as sinapses.

O chip neural, que contém 128 mil memoristores, funciona como um descodificador adaptativo dos sinais cerebrais. Além disso, uma nova estratégia de descodificação, realizada num único passo, tornou tudo mais eficiente em termos de hardware, reduzindo significativamente a complexidade computacional, mantendo uma elevada precisão.

Em testes reais, o sistema demonstrou capacidades impressionantes numa tarefa de controlo de voo para um drone com 4 ºC de liberdade, alcançando uma precisão de descodificação de 85,17% – equivalente aos métodos baseados em software – enquanto consome 1643 vezes menos energia e oferece uma velocidade normalizada 216 vezes superior aos sistemas convencionais baseados em unidades centrais de processamento (CPU).

De acordo com o site Inovação Tecnológica, os investigadores desenvolveram uma estrutura de actualização interactiva que permite que o neurochip de descodificação e os sinais cerebrais se adaptem naturalmente uns aos outros.

Esta co-evolução, demonstrada em experiências que envolveram dez participantes em sessões de seis horas, resultou numa precisão aproximadamente 20% superior em comparação com sistemas sem capacidades de crescimento.
“A nossa estrutura de actualização interactiva permite a co-evolução entre o descodificador memoristor e os sinais cerebrais, resolvendo os problemas de estabilidade a longo prazo enfrentados pelos ICC tradicionais.

Este mecanismo de progresso permite que o sistema se adapte às alterações naturais dos sinais cerebrais ao longo do tempo, melhorando significativamente a estabilidade e a precisão da descodificação durante uma utilização prolongada”, afirmou o professor Wong.