Interface cérebro-computador traduz ondas cerebrais em quatro minutos

Uma nova técnica que elimina as semanas de treinamento necessárias para fazer fazer funcionar as interfaces cérebro-computador deverá acelerar e simplificar enormemente o desenvolvimento de novos equipamentos controlados diretamente pelas ondas cerebrais.

Interfaces neurais

As chamadas máquinas "controladas pelo pensamento" dependem de interfaces que coletem os sinais neurais no cérebro e os transformem em comandos para o controle dos equipamentos, sejam próteses inteligentes, cadeiras de rodas robotizadas ou mesmo consoles de jogos.

As interfaces neurais mais utilizadas foram desenvolvidas a partir da eletroencefalografia, um exame médico no qual eletrodos são colocados sobre o crânio para coletar e gravar a atividade elétrica dos neurônios disparando no cérebro.

Para conseguir controlar um determinado equipamento, o usuário primeiro deve ficar olhando para suas ondas cerebrais, captadas pelos eletrodos e mostradas em uma tela, e tentar controlar voluntariamente seus padrões.

Impressão digital cerebral

Mas esse processo pode levar semanas - geralmente de seis a oito semanas de treinamento exaustivo, tanto para o usuário quanto para a rede neural, o programa de computador que recebe e interpreta os sinais vindos do cérebro.

E, infelizmente, o treinamento de um usuário não serve para outros, porque o encefalograma de cada pessoa é tão individual quanto suas impressões digitais. Assim, cada usuário deve passar pelo mesmo processo longo e tedioso de treinamento.

P300

Agora, cientistas do Instituto de Pesquisas Infocomm, em Cingapura, conseguiram eliminar o processo de treinamento usando um pico de tensão específico no cérebro, conhecido como P300.

Acredita-se que o P300 esteja relacionado à reação a estímulos pouco frequentes, ocorrendo entre 0,3 e 0,6 segundo depois do estímulo.

A equipe do professor Shijian Lu descobriu que é possível construir um modelo genérico das características do sinal P300 e, a partir dele, derivar as características principais do encefalograma de cada indivíduo tão logo ele comece a usar o sistema.

Treinamento rápido do cérebro

Em menos de quatro minutos, a precisão do novo modelo já é tão bom quanto o modelo anterior treinado ao longo de semanas.

"Agora nós planejamos estudar a aplicação do nosso sistema de aprendizado semi-supervisionado em outros sistemas cérebro-máquina, como os usados nas percepções motoras empregadas na reabilitação de pacientes vítimas de derrame cerebral," disse o Dr. Lu.

Recentemente, uma equipe de pesquisadores norte-americanos desenvolveu uma interface neural portátil que também promete ajudar muito no desenvolvimento de equipamentos controlados pelo pensamento menores e mais práticos.

Bibliografia:

Unsupervised brain computer interface based on intersubject information and online adaptation
Lu, S., Guan, C., Zhang, H.
IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering
Vol.: 17, 135-145
DOI: 10.1109/TNSRE.2009.2015197

Processadores poderão chegar aos 200 watts com refrigeração integrada

Limite dos 100 watts

O esforço dos engenheiros na criação de novas formas de refrigeração dos processadores não conseguiu impedir que a indústria encontrasse uma barreira à aceleração dos seus chips por volta dos 100 watts.

Mais calor do que isso causa "ruídos" demais nos componentes eletrônicos, impedindo seu funcionamento estável, quando não os fazem literalmente se fundir.

De nanorrelâmpagos a coolers movidos a pistão, já se tentou de quase tudo, mas o calor continua sendo um fator limitante inclusive para o advento dos processadores 3-D.

Processadores de 200 watts

Agora, um grupo de pesquisadores da Universidade Nanyang, em Cingapura, achou uma solução que permite o funcionamento de um processador que dissipe até 200 watts, o dobro desse limite atual.

Se a indústria puder dissipar tanta energia em um único chip, os processadores poderão operar vários gigahertz mais rapidamente do que os atuais.

A equipe do Dr. Navas Khan desenvolveu uma tecnologia que permite que água que refrigera o chip circule não ao seu redor, como nos sistemas de refrigeração a água atuais, mas por dentro do chip, circulando rente aos transistores, resistores e outros componentes eletrônicos, que hoje medem poucos nanômetros cada um.

Refrigeração integrada

Nessa nova abordagem, que entra na fase de fabricação do chip, cada processador ganha uma primeira camada base de silício, na qual são feitos os microcanais por onde vai circular a água.

Para que a fiação do processador passe através dessa camada de refrigeração e chegue até a placa de circuito impresso, os pesquisadores utilizaram um sistema de conexão conhecido como "via através do silício," já dominada pela indústria.

Os pesquisadores aplicaram o mesmo conceito para fazer com que a água chegue até o processador propriamente dito e retire seu calor, o que foi feito por meio de quatro buracos com 500 micrômetros de diâmetro cada um.

Uma solda de estanho e ouro sela hermeticamente a estrutura, mantendo-a a uma pressão alta o suficiente para garantir que a água não escape e cause curtos-circuitos na parte eletrônica.

Trocador de calor

O projeto inclui duas portas de entrada e duas portas de saída para a água, minimizando as diferenças de pressão ao longo do chip.

Os pesquisadores descobriram que fazer as portas de entrada menores do que as portas de saída, garantindo o fluxo por meio de uma minibomba, garante um fluxo da água mais uniforme e leva a uma extração de calor mais eficiente.

O módulo de refrigeração inteiro, incluindo a bomba e o trocador de calor, responsável por passar o calor da água para o ambiente, mede 5 x 5 centímetros quadrados e é capaz de extrair até 200 watts de calor.

Os pesquisadores afirmaram ainda que pretendem fazer uma nova versão, usando um resfriamento em duas fases, que deverá ser capaz de retirar ainda mais calor.

Bibliografia:

3D packaging with through silicon via (TSV) for electrical and fluidic interconnections
Khan, N., Yu, L.H., Pin, T.S., Ho, S.W., Su, N., Hnin, W.Y., Kripesh, V., Pinjala, Lau, J.H., Chuan, T.K.
Proceedinfs of th 59th Electronic Components and Technology Conference
DOI: 10.1109/ECTC.2009.5074157