Pesquisadores da Universidade da Pensilvânia desenvolveram um novo processador de rede neural profunda. É capaz de processar, portanto, reconhecer e classificar, bilhões de entradas por segundo. Para isso, o chip aproveita o poder da luz: sim, é um processador fotônico. Em nome e de fato.
O estudo por trás dessa maravilha da engenharia óptica foi publicado recentemente na Nature, pelos pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Universidade da Pensilvânia. Nós ligamos para você aqui.
Como funciona o chip fotônico?
Esse tipo de chip autônomo analisa os dados de maneira semelhante à de nossos neurônios cerebrais, treinados para reconhecer padrões específicos de estímulos ou entrada. Isso se traduz na capacidade de detectar a presença de objetos, mas sobretudo de reconhecê-los e classificá-los: mecanismos como esse são a base de tecnologias que usamos todos os dias, como reconhecimento facial e transcrição de áudio, para citar alguns. Para fazer isso, o chip deve ter pelo menos quatro características, que também são o que os pesquisadores tentaram otimizar:
- Deve ser capaz de converter sinais ópticos em sinais elétricos;
- Da mesma forma, deve ser capaz de converter os dados de entrada em formato binário;
- Deve ter grandes módulos de memória;
- Deve ter um método de cálculo linear.
Firooz Aflatuni, professor associado de engenharia elétrica e de sistemas que realizou o estudo junto com o aluno de pós-graduação Alexandre J. Geers, explica: "Nosso chip processa informações por meio do que chamamos de 'cálculo por propagação '. Resumindo, os cálculos acontecem quando a luz percorre o chip”.
As características fornecidas permitem que o chip fotônico classifique e reconheça imagens quase instantaneamente. O tempo de processamento de uma única imagem? Cerca de meio nanossegundo (um nanossegundo é um bilionésimo de segundo). Imagine-o funcionando, reconhecendo os rostos do público de um estádio. Um por um. Antes que você possa fechar as pálpebras.
Os autores do estudo classificam o desempenho do chip fotônico como comparável ao de uma unidade de processamento gráfico (GPU) de ponta para classificação de imagens.
Sim, interessante... Mas para que serve?
Este chip fotônico, que os cientistas dizem ser o primeiro a usar sinais de luz para desenvolver tal poder de processamento, oferece inúmeras vantagens. Primeiro: menor consumo de energia. segunda: menos gargalos do que as tecnologias de redes neurais profundas usadas hoje.
O chip ainda tem limitações, principalmente relacionadas ao seu poder de resolução: por enquanto ele é capaz de trabalhar em imagens compostas por poucos pixels. Os autores do estudo já têm em mente como aumentar ainda mais o desempenho do chip fotônico, principalmente atuando na largura de banda dos micromoduladores de anel e fotodioides na camada optoeletrônica.
Com alguns truques e outras implementações, será possível acelerar ainda mais o chip fotônico e atingir tempos de processamento inferiores a 100 picossegundos. Bem… não termina aqui!
