Velocidade da luz: Engenheiros da Universidade de Munique, na Alemanha, revelaram uma inovadora arquitetura de computação neuromórfica empregando um processador baseado em eventos, onde o material de mudança de fase possibilita armazenamento permanente de dados, e a transição entre estruturas amorfas e cristalinas ocorre em uma rede atômica altamente ordenada.
Abordagens computacionais que replicam os princípios das redes neurais biológicas prometem um processamento de dados mais rápido e eficiente em termos de energia. No entanto, a estratégia adotada por essa equipe possui uma vantagem adicional: sua fundamentação em processadores fotônicos, nos quais os dados são transmitidos e processados por meio da luz, aproximando-se da “velocidade máxima” na execução de cálculos.
O chip incorpora uma rede composta por 8.398 neurônios ópticos fabricados com um material de mudança de fase associado às guias de onda, responsáveis pelo direcionamento da luz. Esses neurônios foram organizados em uma extensa rede, subdividida em 736 sub-redes, cada uma contendo 16 neurônios.
Velocidade da Luz
“A equipe treinou a rede neural para discernir entre amostras de texto em inglês e alemão por meio de um algoritmo evolutivo. Durante o processo de treinamento, investigamos as plasticidades sináptica e estrutural”, relatou a equipe. Isso permitiu demonstrar que as conexões entre cada par de neurônios podem realmente se fortalecer ou enfraquecer (plasticidade sináptica), e que novas conexões podem ser estabelecidas ou conexões existentes podem ser eliminadas (plasticidade estrutural).
Diferentemente de outros protótipos semelhantes, as sinapses não são elementos de hardware, sendo codificadas com base nas propriedades dos pulsos ópticos – isto é, no comprimento de onda e na intensidade de cada pulso de luz. Isso possibilitou a integração de vários milhares de neurônios em um único chip e sua interconexão sem depender de eletricidade.
[Imagem: Frank Brückerhoff-Plückelmann]
Computação Óptica
O material de mudança de fase empregado na construção do chip pode transitar entre uma estrutura amorfa e uma estrutura cristalina com uma rede atômica altamente ordenada. Essa característica permite o armazenamento permanente de dados, mesmo sem alimentação de energia, tornando o chip inteiro não volátil.
Entretanto, comparados aos processadores eletrônicos convencionais, os processadores baseados em luz oferecem uma largura de banda consideravelmente maior, permitindo a execução de tarefas computacionais com alto grau de paralelismo e menor consumo de energia.
“Nosso objetivo é desenvolver uma arquitetura de computação óptica que, a longo prazo, viabilize a realização eficiente e rápida de aplicações de IA em termos energéticos”, afirmou o professor Frank Pluckelmann, líder da equipe.
Com informações de NCBI.
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