Os cientistas deram um novo e fascinante insight sobre as próximas etapas para desenvolver sistemas de computação futuros rápidos e eficientes em energia que usem luz em vez de elanãtrons para processar e armazenar informações - incorporando hardware inspirado diretamente no funcionamento do cérebro humano.

Uma equipe de cientistas, incluindo o professor C. David Wright, da Universidade de Exeter, explorou o futuro potencial dos sistemas de computador usando fota´nica no lugar da eletra´nica convencional.

O artigo foi publicado hoje (29 de janeiro de 2021) na prestigiosa revista Nature Photonics .

O estudo concentra-se em soluções potenciais para um dos problemas de computação mais urgentes do mundo - como desenvolver tecnologias de computação para processar esses dados de maneira rápida e eficiente em termos de energia.

Os computadores contempora¢neos são baseados na arquitetura de von Neumann, na qual a rápida Unidade de Processamento Central (CPU) éfisicamente separada do programa e da memória de dados muito mais lentos.

Isso significa que a velocidade de computação élimitada e a energia édesperdia§ada pela necessidade de transferir dados continuamente de e para a memória e o processador atravanãs de interconexões elanãtricas com largura de banda limitada e ineficientes em energia - conhecido como gargalo de von Neumann.

Como resultado, estima-se que mais de 50% do poder dos sistemas de computação modernos édesperdia§ado simplesmente nessa movimentação de dados.

O professor C David Wright, do Departamento de Engenharia da Universidade de Exeter, e um dos coautores do estudo explica "Claramente, uma nova abordagem énecessa¡ria - uma que possa fundir as principais tarefas de processamento de informações de computação e memória, uma que pode incorporar diretamente no hardware a capacidade de aprender, se adaptar e evoluir, e que acaba com interconexões elanãtricas que esgotam a energia e limitam a velocidade. "

A computação neuroma³rfica fota´nica éuma dessas abordagens. Aqui, os sinais são comunicados e processados ​​usando luz em vez de elanãtrons, dando acesso a larguras de banda muito maiores (velocidades do processador) e reduzindo amplamente as perdas de energia.

Além disso, os pesquisadores tentam tornar o pra³prio hardware de computação isoma³rfico com o sistema de processamento biola³gico (cérebros), desenvolvendo dispositivos para imitar diretamente as funções ba¡sicas dos neura´nios e sinapses cerebrais, conectando-os em redes que podem oferecer processamento adaptativo rápido, paralelizado para aplicativos de inteligaªncia artificial e aprendizado de ma¡quina.

O estado da arte dessa computação fota´nica 'semelhante ao cérebro', e seu prova¡vel desenvolvimento futuro, éo foco de um artigo intitulado "Fota´nica para inteligaªncia artificial e computação neuroma³rfica" publicado na prestigiosa revista Nature Photonics por um importante equipe internacional de pesquisadores dos EUA, Alemanha e Reino Unido.