Engenharia neuromórfica: o que é e como funciona

A engenharia neuromórfica, também conhecida como computação neuromórfica, é um método de engenharia computacional baseado no funcionamento do cérebro e sistema nervoso humano. O termo foi criado no final da década de 80 por Carver Mead, que descrevia sistemas capazes de reproduzir elementos neurobiológicos em um ambiente tecnológico. Inspiradas pelo funcionamento cerebral, onde neurônios e sinapses trabalham juntos, unidades de processamento emulam esses mesmos comportamentos dentro de um hardware. Assim, é criada uma rede de interconexões, facilitando a troca de informações. 

Esse tipo de engenharia pode ser aplicado nos projetos de hardwares ou softwares e conta com ensinamentos da biologia, física, ciência, matemática e engenharia eletrônica. 

O investimento na produção de projetos de engenharia neuromórfica tem dois objetivos: criação de um aparelho capaz de aprender, reter informações e fazer deduções lógicas como um humano e adquirir novos conhecimentos de como o cérebro humano funciona. 

Computadores convencionais 

Os computadores convencionais implementam uma engenharia diferente da engenharia neuromórfica. Chamada de arquitetura von Neumann, os computadores funcionam executando instruções já programadas, processando dados e armazenando-os na memória. 

A demanda para computadores mais eficientes, tendo em vista os avanços tecnológicos, possibilitou a criação de computadores mais eficientes. Dessa forma, a invenção da engenharia neuromórfica é uma nova forma de disponibilizar a inteligência artificial para dispositivos e sistemas computacionais. 

Como funciona a engenharia neuromórfica

Diferentemente de muitos computadores convencionais, a engenharia neuromórfica consegue obter ambos uma computação rápida e um baixo consumo de energia. Além disso, os sistemas neuromórficos são:

• Adaptáveis e flexíveis
• Capazes de lidar com várias tarefas ao mesmo tempo
• Responsivos a condições ambientais variáveis, onde apenas as peças usadas em determinadas tarefas usam energia
• Tolerantes à falhas — produzem resultados após a falha de componentes

Com características como alta eficiência energética, tolerância à falhas e de soluções de problemas, é possível entender como essa tecnologia foi inspirada pelo cérebro humano. Desse modo, os arquivos de computação neuromórfica criam um tipo de sistema artificial de neurônios. Eles implementam “neurônios”, que processam as informações e “sinapses” que os conectam entre si para a transferência de sinais elétricos. 

Eficiência energética

Os desenvolvimentos na área de inteligência artificial, embora muitas vezes necessários, podem consumir muita energia. Ao combinar a demanda por esses tipos de tecnologias com uma alta eficiência energética, especialistas conseguiram chegar na engenharia neuromórfica. 

Como sua estrutura é baseada no funcionamento do cérebro, que funciona eficientemente com pouca energia (cerca de 20W para processar informações), cientistas conseguiram mimetizar até esses aspectos no desenvolvimento dos sistemas. Em comparação com outros modelos de IA, alguns sistemas neuromórficos são de quatro a dezesseis vezes mais eficientes em termos de energia, como o hardware neuromórfico Loihi.