As tecnologias avançadas de comunicação, como a rede móvel de quinta geração (5G) e a internet das coisas (IoT), podem se beneficiar muito de dispositivos que podem suportar comunicações sem fio enquanto consomem uma quantidade mínima de energia. Como a maioria dos dispositivos existentes possui componentes separados para realizar cálculos e transmitir dados, reduzir o consumo de energia pode ser um desafio.

Pesquisadores da Nanjing University, Southeast University e Purple Mountain Laboratories na China criaram recentemente um esquema paralelo de computação sem fio na memória que realiza cálculos e transmissão sem fio simultaneamente no mesmo hardware. Este projeto, apresentado na Nature Electronics , baseia-se no uso de matrizes de barra cruzada mermristiva, estruturas semelhantes a grades contendo memristores, componentes elétricos que podem processar e armazenar dados.

"Em um de nossos trabalhos anteriores publicados na Nature Nanotechnology , propusemos a realização de computação em memória massivamente paralela usando representação de dados em tempo contínuo em uma matriz de crossbar em nanoescala", disse Shi-Jun Liang, um dos pesquisadores que realizou o estudo. estudo recente, disse.

"Neste artigo anterior, demonstramos que os sinais analógicos processados ??podem ser transmitidos via módulo de RF. Inspirados por nossas descobertas, começamos a pensar se é possível explorar a computação in-memory baseada em crossbar array memristive para realizar dados digitais paralelos transmissão de dados com consumo de energia ultrabaixo, o que é desejável para Internet das coisas inteligente ou outros dispositivos de computação de ponta."

A abordagem de computação sem fio na memória introduzida por Liang, Feng Miao e seus colegas utiliza os recursos de computação analógica na memória dos memristores para também processar sinais sem fio analógicos que são transmitidos ou recebidos por um dispositivo. Isso poderia melhorar muito a eficiência energética dos dispositivos, suavizando a nítida separação entre o domínio digital e analógico que caracteriza a maioria dos projetos de tecnologia atuais.

"As características exclusivas desse paradigma de computação é que os sinais sem fio que transportam informações podem ser processados ??(por exemplo, modulados ou demodulados) no caminho da transmissão de dados em tempo real e com baixo consumo de energia", explicou Liang.

"Primeiro, esta abordagem pode reduzir a demanda por ADC (conversor analógico-digital) usado em sistemas de comunicação sem fio e aumentar drasticamente a eficiência energética da comunicação digital sem fio em tempo real. Nosso estudo também identifica um cenário de aplicação promissor para os dispositivos memristivos, cuja aplicação prática foi limitada pelo ruído associado à variação do estado de condução."

Os pesquisadores criaram um protótipo de sistema com base no projeto proposto e avaliaram seu desempenho em uma série de testes. Eles descobriram que ele transmite um fluxo binário de 480 bits com uma taxa de erro de bit altamente promissora de 0/480. Além disso, seu dispositivo consome significativamente (ou seja, aproximadamente duas ordens de grandeza) menos energia do que os dispositivos convencionais baseados em conversores digital-analógico e analógico-digital.

No futuro, a abordagem de computação sem fio em memória paralela introduzida por Liang, Miao e seus colegas poderá permitir o desenvolvimento de eletrônicos que consumam menos energia e sejam mais bem equipados para atender às altas demandas computacionais. Embora a equipe tenha testado até agora seu projeto para criar eletrônicos, ele também pode ser aplicado a dispositivos de comunicação sem fio acústicos e ópticos.

"Utilizar os dispositivos memristivos na comunicação sem fio, onde a computação precisa não é necessária, oferece uma grande oportunidade para a tecnologia de computação analógica na memória", acrescentou Miao. "Em um futuro próximo, planejamos trabalhar na integração em larga escala do array memristive crossbar no sistema de comunicação sem fio e empurrá-lo para aplicações no mundo real."