Engenheiros Trabalhando em Novo Tipo de Computação Neuromórfica

Uma equipe de engenheiros da Penn State está trabalhando em um novo tipo de computação, pois o progresso da computação tradicional continua a desacelerar. O novo método de computação é baseado nas redes neurais do cérebro, que são extremamente eficientes.

O artigo foi publicado em Nature Communications.

Computação Inspirada no Cérebro

A principal diferença entre a computação moderna e os computadores analógicos, aos quais o cérebro humano pertence, é que o former consiste em dois estados: ligado-desligado ou um e zero. Por outro lado, um computador analógico pode ter muitos estados possíveis. Um exemplo utilizado pela equipe é a comparação entre uma luz que liga e desliga, e uma que tem uma quantidade variável de iluminação.

De acordo com o líder da equipe e professor assistente de engenharia de ciência e mecânica da Penn State, Saptarshi Das, o estudo da computação inspirada no cérebro vem ocorrendo por mais de 40 anos. No mundo de hoje, os limites dos computadores digitais estão nos forçando a olhar para o processamento de imagens de alta velocidade, que é o caso dos veículos autônomos.

Os big data também estão desempenhando um papel substancial na transição para a computação neuromórfica, dada a sua necessidade de reconhecimento de padrões que funcionam bem com a computação baseada no cérebro.

“Temos computadores poderosos, não há dúvida sobre isso, o problema é que você tem que armazenar a memória em um lugar e fazer a computação em outro lugar”, disse Das.

Ao mover os dados para frente e para trás da memória para a lógica, uma grande quantidade de energia é gasta, resultando em velocidades de computação mais lentas. Até que a computação e o armazenamento de memória possam estar no mesmo lugar, um grande espaço é necessário para esse tipo de ambiente.

Thomas Shranghamer é um estudante de doutorado no grupo e autor principal do artigo.

“Estamos criando redes neurais artificiais, que buscam emular as eficiências de energia e área do cérebro”, disse Shranghamer. “O cérebro é tão compacto que pode caber em cima dos seus ombros, enquanto um supercomputador moderno ocupa um espaço do tamanho de dois ou três quadras de tênis.”

Redes Neurais Artificiais Reconfiguráveis

A equipe está trabalhando em redes neurais artificiais que podem ser reconfiguradas, assim como os neurônios no cérebro humano. Isso ocorre aplicando um campo elétrico breve a uma folha de grafeno, que é uma camada grossa de átomos de carbono. Pelo menos 16 estados de memória possíveis foram demonstrados pela equipe.

“O que mostramos é que podemos controlar um grande número de estados de memória com precisão usando transistores de efeito de campo de grafeno simples”, disse Das.

A equipe agora gostaria de comercializar a tecnologia, e Das acredita que haverá muito interesse no trabalho, dado a atual transição para a computação neuromórfica entre as maiores empresas de semicondutores.

O trabalho que vem da equipe da Penn State é o exemplo mais recente da transição para esses tipos de redes neurais artificiais. O cérebro humano prova seu valor mais uma vez como inspiração para muitas das tecnologias mais novas, e fornece insights valiosos sobre como os especialistas podem reduzir drasticamente o tamanho dos supercomputadores modernos.