Novos materiais poliméricos capazes de “pensar” e “sentir”

O que torna o ser humano inteligente é a capacidade de observar e pensar sobre a informação que recebe por meio dos sentidos, refletindo então sobre a relação entre essa informação e como reagir. Por muito tempo a ficção científica nos mostrou máquinas projetadas e autônomas; criaturas combinadas com inteligência artificial, composta em grande parte por materiais biológicos. Agora, engenheiros da Penn State University, em colaboração com pesquisadores da Força Aérea dos EUA, criaram novos materiais poliméricos que replicam esses comportamentos.

Instalações

Se alguém toca o ombro de uma pessoa, os receptores táteis organizados na pele enviam uma mensagem ao cérebro. Este último processa a informação e orienta a pessoa tocada a olhar na direção do ponto de pressão.

Embora nossas reações possam parecer automáticas, o processo exige que os nervos do corpo digitalizem as informações sensoriais . De fato, só mais tarde os sinais elétricos chegam ao cérebro que recebe essa sequência de informações. Informações que serão avaliadas, dizendo ao corpo para reagir de acordo.

Os processos de pensamento humano são baseados na lógica, que é semelhante à lógica booleana da matemática . Esta abordagem usa entradas binárias para processar saídas de controle binário, empregando apenas sequências “on” e “off” para representar todo o pensamento e cognição.

Essa lógica é colocada materialmente graças aos circuitos integrados, que geralmente contam com semicondutores de silício para processar as informações. Na Penn State, no entanto, eles demonstraram a capacidade de realizar esses processos usando o polímero, fazendo com que ele realizasse cálculos aritméticos sofisticados .

Detalhes e desenvolvimento de novos materiais poliméricos

Os circuitos integrados são o núcleo necessário para o processamento de sinais e informações. Mas os cientistas até hoje nunca os fizeram em uma composição diferente de semicondutores de silício.

A descoberta da equipe revelou a oportunidade de quase todos os materiais ao nosso redor atuarem como seu próprio circuito integrado . E, portanto, poder “pensar” sobre o que está acontecendo ao seu redor. Os materiais macios que eles testaram “pensam” graças à reconfiguração das redes de polímeros condutores. A força mecânica, aplicada aos materiais, conecta e reconecta a rede.

Usando uma baixa tensão de entrada, a equipe de pesquisa criou uma maneira pela qual o material macio decide como reagir . Reação que muda de acordo com o sinal de tensão de saída da rede de polímero condutor reconfigurada.

O processo é baseado em trabalhos anteriores da equipe que desenvolveu um metamaterial macio e mecânico capaz de “pensar” nas forças aplicadas. Em seguida, respondendo por meio de reações programadas.
No entanto, este material é limitado apenas a portas lógicas que operam em sinais binários de entrada-saída. Na prática, ele não tem como realizar operações lógicas de alto nível, que são fundamentais para circuitos integrados.

Para resolver este e outros problemas práticos de implementação, os pesquisadores tirou a poeira de um artigo de 1938 publicado por Claude E. Shannon, que mais tarde ficou conhecido como o "pai da teoria da informação". Shannon descreve uma maneira de criar um circuito integrado construindo redes de comutação mecânica-elétrica. Com uma diferença: compatibilidade com as leis da matemática booleana, as mesmas utilizadas pelas portas lógicas binárias criadas pelos pesquisadores.

Possíveis aplicações

O material mecânico macio e condutor contém circuitos reconfiguráveis ​​capazes de realizar operações em lógica combinatória. Quando recebe estímulos externos, traduz a entrada em informação elétrica que é então processada para criar sinais de saída.

As possibilidades são amplas. Além de usar força mecânica para operações aritméticas complexas, os novos materiais poliméricos podem detectar frequências de rádio para comunicar sinais de luz específicos.

Conforme relatado pelo cientista principal do estudo:

Nosso objetivo é desenvolver um material que demonstre a navegação autônoma em um ambiente, vendo os sinais, seguindo-os e reagindo a uma força mecânica adversa, como um objeto pisando nele.

Ryan Harne

Com base nessa afirmação, os pesquisadores agora estão desenvolvendo materiais para processar informações visuais em pé de igualdade com as físicas.

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