Processador de luz neuromórfico faz cálculos 1.000 vezes mais rápido

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/05/2021

Já houve demonstrações mais rápidas do processamento com luz, mas aqui é um chip totalmente integrado.
[Imagem: CityU]

Processador neuromórfico de luz

Pesquisadores da Universidade Cidade de Hong Kong afirmam ter construído nada menos do que o "processador neuromórfico óptico mais rápido do mundo".

Ser "óptico" significa que o processador funciona com luz, e não com eletricidade; ser "neuromórfico" significa que sua lógica imita o funcionamento do cérebro humano; e ser o mais rápido do mundo é algo sempre bem-vindo.

O chip, projetado para rodar algoritmos de inteligência artificial, supera a marca de 10 trilhões de operações por segundo, o que é 1.000 vezes mais rápido do que o detentor do recorde de velocidade anterior.

Embora processadores eletrônicos de última geração possam operar em velocidades ainda mais altas, são necessários dezenas de milhares de processadores paralelos - aqui, foi usado um único processador óptico.

Ao ser testado no reconhecimento digital de textos escritos à mão - uma marca de referência comum em IA - ele atingiu uma precisão de quase 90%.

Os micropentes de frequência substituem inúmeras linhas de luz por um dispositivo único.
[Imagem: Xingyuan Xu et al. - 10.1038/s41586-020-03063-0]

Micropentes de frequência

O segredo do avanço está em uma nova arquitetura de pentes de frequência, ou micropentes, estruturas em microescala que guiam e distribuem a luz para a realização das computações.

O micropente funciona como um arco-íris, substituindo dezenas de fontes de laser paralelas por diferentes comprimentos de onda. Os micropentes são essenciais no processamento óptico de informações porque são mais rápidos e menores do que qualquer outra fonte de luz, além de não apresentarem o problema dos gargalos vistos na tecnologia eletrônica.

A operação nessa velocidade sem precedentes foi possível justamente pela capacidade desse micropente em intercalar simultaneamente os dados no tempo, no comprimento de onda e nas dimensões espaciais. O processador permitiu a comparação rápida de imagens em escala ultra-grande (250.000 píxeis), fazendo o reconhecimento de imagens de caracteres manuscritos com uma precisão de 88%.

"O processamento óptico tem a vantagem de superar o gargalo eletrônico, o que acabará por limitar a capacidade e a velocidade dos processadores eletrônicos atuais. Isso é especialmente importante para aplicações que requerem uma grande quantidade de operações matemáticas complexas, como no processamento de imagens por inteligência artificial usando muitas camadas de neurônios artificiais interconectados.

"O chip micropente que desenvolvemos tem fatores de perda extremamente baixa e de qualidade muito alta. Ele tem linhas de frequência altamente uniformes e coerentes na saída. O estudo concluiu que o micropente pode ser um sistema óptico de processamento de rede neural muito eficiente," disse o professor Sai Chu.

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