Computação Paralela

Lessons from the Brain: Toward an Intelligent Molecular Computer
April 25, 2010 By Marcia Goodrich

PhysOrg.com Os circuitos de processamento de informações de computadores digitais são estáticos. Em nossos cérebros, os circuitos de processamento de informações - os neurônios - evoluem continuamente para resolver problemas complexos. Agora, uma equipe internacional do Japão e da Michigan Technological University criou um processo similar de evolução de circuito em uma camada molecular orgânica que pode resolver problemas complexos. Esta é a primeira vez que um 'circuito evolutivo' do tipo do cérebro foi feito.

O físico Ranjit Pati, da Michigan Tech, forneceu as bases teóricas desse pequeno computador, que é composto não de silício, mas de moléculas orgânicas em um substrato de ouro. "Esse computador molecular é uma idéia do meu colega Anirban Bandyopadhyay, do National Institute for Materials Science", diz Pati. O trabalho deles está detalhado em “Massively Parallel Computing on an Organic Molecule Layer", publicado online em 25 de abril na revista Nature Physics.

"Os computadores modernos são bastante rápidos, capazes de executar trilhões de instruções por segundo, mas não podem igualar o desempenho inteligente do nosso cérebro", diz Pati. "Nossos neurônios só disparam umas mil vezes por segundo, mas eu posso vê-lo, reconhecê-lo, falar com você, e ouvir alguém andando no corredor quase instantaneamente, uma tarefa hercúlea mesmo para o mais rápico computador".

Isso ocorre porque o processamento das informações é feito sequencialmente em computadors digitais. Uma vez que se estabeleça uma via corrente ao longo de um circuito, ele não se modifica. Em contraste com isso, os impulsos eléttricos que trafegam em nosso cérebro seguem redes enormes, dinâmicas e evolutivas de neurônios que operam coletivamente.

Os pesquisadores fizeram seu tipo diferente de computador com a DDQ, uma molécula hexagonal feita de nitrogênio, oxigênio, cloro e carbono que tem auto-montagem em duas camadas num substrato de ouro.

A molécula DDQ pode se modificar em quatro estados de condutividade - 0, 1, 2 e 3 - o que é diferente dos dos interruptores binários - 0 e 1 - usados por computadores digitais.

"A parte interessante é que aproximadamente 300 moléculas conversam entre si por um certo tempo, durante o processamento das informações", diz Pati. "Nós imitamos como os neurônios se comportam no cérebro".

"A rede de circuitos assemelhados a neurônios e evolutiva nos permite tratar de muitos problemas na mesma grade, o que nos fornece a inteligência do dispositivo", diz Pati. Como resultado, seu pequeno processador pode resolver problemas para os quais os algoritmos de computador são desconhecidos, especialmente problemas da interação mente-corpo tais como predições de calamidades naturais e surgimento de doenças. Para ilustrar essa característica, eles imitaram dois fenômenos naturais na camada molecular: difusão de calor e evolução de células cancerígenas. Além disso, seu processador molecular recupera-se por si próprio se houver um defeito. Esta propriedade vem da capacidade de auto-organização da unicamada molecular. "Nenhum computador existente feito pelo homem tem essa propriedade, mas o nosso cérebro tem", diz Bandyopadhyay. "Se um neurônio morre, outro neurônio assume sua função".

"Isto é muito animador, é uma conquista conceitual", diz Pati. "Isso pode mudar a maneira como as pessoas pensam sobre computação molecular".

Um abstract de “Massively Parallel Computing on an Organic Molecule Layer” is available at Nature Physics.

Provided by Michigan Technological University

Leia também:

A Perspective on the Future of Massively Parallel Computing: FineGrain
vs. CoarseGrain Parallel Models Comparison & Contrast
Predrag T. Tosic 2004
Open Systems Laboratory, Department of Computer Science,
University of Illinois at Urbana Champaign (UIUC)

Brain-Inspired Computing
Insights 2009

A research agenda for physiological computing
Jennifer Allansona & Stephen H. Faircloughb 2004
Liverpool John Moores University

Brain Computation (cap. 1)
Dana H. Ballard
University of Texas - Austin

Computation and Nanotechnology: Toward the Fabrication of Complex Hierarchical Structures
Bruce J. MacLennan 2008
University of Tennessee, Knoxville

Attack of the Cyberspider (curtinho; bem legal)
(O ataque da aranha cibernética)
Mark Buchanan 2009

Imperdível: documentário sobre o cérebro (em inglês, com legendas)
David Suzuki (2003?)
The Brain - Our Universe Within (4 partes)
http://v.youku.com/v_show/id_XMTYwNTQ3Nzky.html
http://v.youku.com/v_show/id_XMTYwNzE3MDEy.html
http://v.youku.com/v_show/id_XMTYwODY2NjM2.html
Parece que a parte 4 ainda não está disponível