Transístor Sináptico Elástico e Vestível Torna a Robótica Mais Inteligente

Uma equipe de engenheiros da Penn State criou um transístor sináptico elástico e vestível que pode tornar a robótica e os dispositivos vestíveis mais inteligentes. O dispositivo desenvolvido pela equipe funciona como neurônios no cérebro, enviando sinais para algumas células e inibindo outras para melhorar e enfraquecer as memórias dos dispositivos.

A pesquisa foi liderada por Cunjiang Yu, professor associado de engenharia de materiais e ciência e mecânica, e professor associado de engenharia biomédica.

A pesquisa foi publicada em Nature Electronics.

Projetando o Transístor Sináptico

A equipe projetou o transístor sináptico para ser integrado em robôs ou dispositivos vestíveis, e ele pode usar inteligência artificial (IA) para otimizar funções.

“Espelhando o cérebro humano, robôs e dispositivos vestíveis que usam o transístor sináptico podem usar seus neurônios artificiais para ‘aprender’ e adaptar seus comportamentos”, disse Yu. “Por exemplo, se queimamos a mão em uma estufa, dói, e sabemos para evitar tocá-la da próxima vez. Os mesmos resultados serão possíveis para dispositivos que usam o transístor sináptico, pois a inteligência artificial é capaz de ‘aprender’ e se adaptar ao seu ambiente.”

Espelhando o Cérebro Humano

Yu diz que os neurônios artificiais no dispositivo foram projetados para funcionar como neurônios na área tegmental ventral, que é um pequeno segmento do cérebro humano. Os neurônios primeiro processam e transmitem informações liberando neurotransmissores em suas sinapses, que geralmente estão localizadas nas extremidades das células nervosas. Os neurotransmissores excitatórios então desencadeiam a atividade de outros neurônios e estão associados ao fortalecimento das memórias. Por outro lado, os neurotransmissores inibitórios reduzem a atividade de outros neurônios, significando que estão associados ao enfraquecimento das memórias.

“Ao contrário de todas as outras áreas do cérebro, os neurônios na área tegmental ventral são capazes de liberar tanto neurotransmissores excitatórios quanto inibitórios ao mesmo tempo”, disse Yu. “Ao projetar o transístor sináptico para operar com ambos os comportamentos sinápticos simultaneamente, são necessários menos transistores em comparação com a tecnologia de eletrônica integrada convencional, o que simplifica a arquitetura do sistema e permite que o dispositivo conserve energia.”

Os pesquisadores queriam modelar tecidos biológicos macios e elásticos, então eles confiaram em materiais semicondutores bilayer elásticos para fabricar o dispositivo. Isso permitiu que ele se esticasse e se torcesse enquanto estava em uso. Mas os transistores convencionais eram muito rígidos e quebrariam quando deformados.”

“O transístor é mecanicamente deformável e funcionalmente reconfigurável, ainda retendo suas funções quando esticado extensivamente.” Yu disse. “Ele pode se fixar a um robô ou dispositivo vestível para servir como sua pele exterior.”