Agência CT&I
12 de setembro de 2016
Uma técnica computacional, inspirada na biologia evolutiva, possibilitou que nanotubos de carbono, dispersos em cristal líquido, fossem rearranjados por meio de sinais elétricos, de modo a desempenhar o papel de um nanocircuito, capaz de executar tarefas computacionais simples. O experimento teve a participação do físico brasileiro Diogo Volpati e foi divulgado no artigo científico “Evolution of Electronic Circuits using Carbon Nanotube Composites”, publicado na revista Scientific Reports, do Grupo Nature.
“Em vez de criar um circuito elétrico passo a passo utilizando componentes discretos [capacitores, resistores etc.], nós 'treinamos' uma quantidade de material para que ela desempenhasse o papel do circuito e executasse a tarefa computacional de separação de conjuntos de dados. Esse treinamento foi feito por meio de um algoritmo evolutivo, baseado em conceitos da biologia”, disse Volpati.
No experimento, os nanotubos foram dispersos em uma matriz de cristal líquido. E uma gota, da ordem de grandeza do microlitro, foi colada sobre um conjunto de eletrodos, que forneceram os inputs e outputs para o sinal elétrico. Sem o sinal, os nanotubos ficaram “desorientados”, isto é, posicionaram-se no meio de forma aleatória. Com o sinal, eles se reposicionaram, movendo-se no cristal líquido de acordo com as linhas de força do campo elétrico. Os pesquisadores testaram diferentes concentrações de nanotubos em matriz de cristal líquido.
“Basicamente, o experimento consistiu em modificar as características morfológicas e as propriedades elétricas do material [o compósito de nanotubos de carbono com cristal líquido] utilizando sinais elétricos. O objetivo da mudança foi ‘treinar’ o material para executar uma tarefa computacional dentro da rede de eletrodos”, resumiu Volpati.
A tarefa computacional realizada, a separação de dois conjuntos de dados, é extremamente simples. Mas o objetivo do experimento não era a realização de uma tarefa complexa. E, sim, apresentar a prova de princípio de que um material podia ser “treinado”. Para isso, os sinais elétricos destinados a rearranjar os nanotubos foram aplicados de acordo com um algoritmo evolutivo.
“Tínhamos dados misturados pertencentes a duas classes distintas. E ‘pedimos’ ao material que os separasse. Cada vez que o erro na separação se mostrava grande, promovíamos a ‘evolução’ do material, fazendo passar novamente o sinal elétrico entre diferentes eletrodos. E esse processo de treinamento e realização da tarefa foi repetido várias vezes, até os erros serem reduzidos ao mínimo aceitável”, detalhou o pesquisador.
De acordo com Volpati, no longo prazo, as possibilidades são inimagináveis. A pesquisa definiu todo um novo campo de estudos a ser explorado. “Nossa abordagem mostrou que uma pequena quantidade de material pode substituir um complexo circuito elétrico. Basta ‘treinar’ o material para que ele execute a tarefa desejada. Assim como um organismo biológico evolui e executa tarefas, mostramos que um material não biológico também pode evoluir”, conjecturou o pesquisador.
O artigo “Evolution of Electronic Circuits using Carbon Nanotube Composites”, publicado na Scientific Reports, pode ser acessado neste link.
(Agência Gestão CT&I, com informações da Fapesp)
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