O seu trabalho revela os desafios e as conquistas na busca por sistemas inteligentes mais eficazes, inspirados na biologia, que estão a mudar o futuro da IA O crescente consumo de energia da inteligência artificial tornou-se um dos problemas mais sérios para o futuro tecnológico. Os servidores que alimentam modelos cada vez mais poderosos exigem tanta energia que isso causa preocupação até mesmo entre os próprios pesquisadores da área.
Em resposta a isso, uma doutoranda lidera uma pesquisa que se inspira no cérebro humano para criar dispositivos capazes de pensar com menor consumo de energia. De acordo com a News, o seu trabalho pode ser um ponto de viragem no desenvolvimento sustentável da IA, aproximando a tecnologia de um modelo mais eficiente, biológico e ecologicamente consciente.
O treino de modelos cada vez mais complexos aumentou o consumo de energia nos centros de processamento de dados. Schwake, do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais do MIT, destaca uma diferença fundamental: o cérebro humano requer apenas uma pequena parte da energia que os sistemas modernos utilizam para treinar e processar informações.
«Se olharmos especificamente para a IA, o treino de modelos tão grandes requer muita energia. E se compararmos com a quantidade de energia que nós, seres humanos, usamos para aprender, o cérebro consome muito menos», explicou Schwake num comunicado publicado pela News. O cérebro humano serve de modelo para a conceção de sistemas de IA que requerem menos energia elétrica e são ecologicamente responsáveis
Computação neuromórfica: eficiência inspirada no cérebro
No centro das pesquisas de Schwake está a computação neuromórfica, uma tecnologia que imita a maneira como o cérebro processa e armazena informações em um único local, ao contrário dos computadores tradicionais, que separam essas duas funções.
Bilge Yildiz, professor do MIT e orientador científico de Schwake, destaca a importância dessa abordagem em uma declaração para o MIT News: «No cérebro, as ligações entre os nossos neurónios, chamadas sinapses, são o local onde processamos a informação. É aí que ocorre a transmissão de sinais. A informação é processada, programada e armazenada num único local. Os dispositivos desenvolvidos imitam este mecanismo, para que o processamento e o armazenamento de dados possam ser realizados simultaneamente com um consumo de energia muito menor.
Do ponto de vista técnico, o foco está nas chamadas sinapses iônicas, dispositivos eletroquímicos capazes de regular a sua condutividade de forma semelhante à forma como o cérebro regula a força das ligações neuronais. Para esse fim, utiliza materiais como óxido de tungsténio e magnésio. O óxido de tungsténio atua como um canal cuja resistência muda com a introdução de iões de magnésio, controlando a intensidade do sinal da mesma forma que uma sinapse biológica. «Estou a tentar entender como exatamente esses dispositivos alteram a condutividade do canal», explicou ele em entrevista ao News. Por sua vez, o magnésio proporciona maior estabilidade em comparação com o hidrogénio, que tende a volatilizar-se no ambiente e pode afetar a fiabilidade dos sistemas. Este trabalho tem um caráter interdisciplinar pronunciado, combinando eletroquímica, física de semicondutores e ciência dos materiais. Essa abordagem permitiu lidar com tarefas como a tradução de conceitos entre disciplinas e a interpretação de dados experimentais.
«O nosso grupo se dedica à química do estado sólido e, quando começámos a investigar o magnésio, ninguém ainda o utilizava em dispositivos desse tipo», disse ele ao News. Para superar esses problemas, ele recorreu tanto à bibliografia sobre baterias de magnésio quanto à colaboração com especialistas na área de neurobiologia e engenharia elétrica. A imitação da arquitetura e da dinâmica do cérebro permite desenvolver dispositivos nos quais o armazenamento e o processamento de dados ocorrem de forma integrada.
Vocaçãon científica e aposta na popularização
Desde a infância, ela participou em competições de robótica e, mais tarde, interessou-se pela ciência dos materiais, onde encontrou uma área capaz de combinar física, química e engenharia.O seu primeiro trabalho de investigação, dedicado às baterias solares sensíveis ao corante, permitiu-lhe perceber como a ciência pode contribuir para a transição energética.
Além do seu trabalho no laboratório, ela continua comprometida com a divulgação e o incentivo às profissões na área de STEM, especialmente entre jovens e mulheres. Ela é membro do Kitchen Matters, um grupo do MIT que explica conceitos científicos por meio de experiências culinárias. Ela também ministrou seminários para a Robogals, uma organização que promove a participação das mulheres na ciência e na tecnologia, e ocupou cargos no conselho estudantil de sua faculdade.
