Pesquisadores Demonstram Computação “Nanomagnética” de IA

Uma equipe de pesquisadores do Imperial College London demonstrou como é possível realizar inteligência artificial (IA) com nanomagnetos minúsculos que interagem como os neurônios do cérebro. 

Esse novo método de computação “nanomagnética” pode reduzir os custos de energia relacionados à IA. Isso é crucial, considerando que os custos de energia da IA estão dobrando globalmente a cada 3,5 meses. 

A pesquisa foi publicada na revista Nanotechnology.

Alcançando Processamento Semelhante à IA Com Nanomagnetos

No artigo de pesquisa, a equipe demonstrou a primeira prova de que redes de nanomagnetos podem alcançar processamento semelhante à IA. Eles também mostraram como esses nanomagnetos podem ser usados para tarefas de ‘previsão de séries temporais’, que incluem coisas como prever níveis de insulina para pacientes diabéticos.

Redes neurais clássicas são baseadas na forma como o cérebro humano funciona, com neurônios se comunicando entre si para o processamento de informações. No entanto, tem sido difícil usar magnetos diretamente nesse processo, com pesquisadores não sabendo como colocar dados ou extrair informações. 

Para simular interações de magnetos, especialistas geralmente confiam em software executado em computadores tradicionais baseados em silício, o que ajuda a simular o cérebro. O avanço atual testemunhou a equipe usando magnetos em si para processar e armazenar dados, o que elimina a necessidade de simulação de software. 

Nanomagnetos não são todos iguais. Em vez disso, eles vêm em vários ‘estados’ que dependem de sua direção. Ao aplicar um campo magnético a uma rede de nanomagnetos, o estado dos magnetos pode mudar com base nas propriedades do campo de entrada e dos estados dos magnetos circundantes. 

Projetando a Nova Técnica

A equipe conseguiu fazer isso e projetar uma técnica para contar o número de magnetos em cada estado após o campo passar por ele. 

Dr. Jack Gartside é co-autor principal do estudo. 

“Nós temos tentado resolver o problema de como inserir dados, fazer uma pergunta e obter uma resposta de computação magnética por um longo tempo,” disse o Dr. Gartside. “Agora que provamos que pode ser feito, abre caminho para eliminar o software do computador que faz a simulação intensiva em energia.”

Killian Stenning é co-autor principal do artigo. 

“Como os magnetos interagem nos dá todas as informações de que precisamos; as leis da física em si se tornam o computador,” disse Stenning.

Dr. Will Branford é o líder da equipe. 

“Foi um objetivo de longo prazo realizar hardware de computador inspirado nos algoritmos de software de Sherrington e Kirkpatrick,” disse o Dr. Branford. “Não foi possível usando os spins em átomos em magnetos convencionais, mas escalando os spins em arrays nanopadrinhados, conseguimos alcançar o controle e a leitura necessários.”

Reduzindo o Desperdício de Energia

Muita da energia usada para IA em computadores convencionais baseados em silício é desperdiçada devido ao transporte ineficiente de elétrons durante o processamento e armazenamento de memória. Por outro lado, nanomagnetos não requerem o transporte físico de partículas como elétrons. Eles processam e transferem informações com uma onda ‘magnon’, com cada magneto afetando o estado dos outros ao seu redor.

Esse processo resulta em menos desperdício de energia. O processamento e armazenamento de informações são feitos juntos, em vez de separadamente, como no caso de computadores tradicionais. Com todos esses avanços, a computação nanomagnética pode ser até 100.000 vezes mais eficiente do que a computação convencional.