Pela primeira vez, meus colegas e Eu construíram um único dispositivo eletrônico que é capaz de copiar as funções das células neuronais em um cérebro. Em seguida, conectamos 20 deles para realizar um cálculo complicado. Este trabalho mostra que é cientificamente possível fazer um computador avançado que não dependa de transistores para calcular e que use muito menos energia elétrica do que os data centers atuais.

Nossa pesquisa, que comecei em 2004, foi motivada por duas questões. Podemos construir um único elemento eletrônico – o equivalente a um transistor ou interruptor – que executa a maioria das funções conhecidas dos neurônios em um cérebro? Em caso afirmativo, podemos usá-lo como um bloco de construção para construir computadores úteis?

Os neurônios são muito bem ajustados, assim como os elementos eletrônicos que os emulam. Eu sou co-autor de um papel de pesquisa em 2013, isso definiu em princípio o que precisava ser feito. Levou meu colega Suhas Kumar e outros, cinco anos de exploração cuidadosa para obter exatamente a composição e a estrutura material certa para produzir a propriedade necessária prevista pela teoria.

Kumar então deu um grande passo adiante e construiu um circuito com 20 desses elementos conectados uns aos outros por meio de uma rede de dispositivos que podem ser programados para ter capacitâncias específicas ou habilidades para armazenar carga elétrica. Ele então mapeou um problema matemático para as capacitâncias na rede, o que lhe permitiu usar o dispositivo para encontrar a solução para uma pequena versão de um problema que é importante em uma ampla gama de análises modernas.

O exemplo simples que usamos foi examinar as possíveis mutações que ocorreram em uma família de vírus, comparando pedaços de suas informações genéticas.

Por que isso importa

O desempenho dos computadores é alcançando rapidamente um limite porque o tamanho do menor transistor em circuitos integrados está agora se aproximando de 20 átomos de largura. Qualquer princípio menor e físico que determina o comportamento do transistor não se aplica mais. Há uma competição acirrada para ver se alguém consegue construir um transistor muito melhor, um método para empilhar transistores ou algum outro dispositivo que possa realizar as tarefas que atualmente requerem milhares de transistores.

Essa busca é importante porque as pessoas se acostumaram com a melhoria exponencial da capacidade e eficiência de computação dos últimos 40 anos, e muitos modelos de negócios e nossa economia foram construídos com base nessa expectativa. Engenheiros e cientistas da computação já construíram máquinas que coletar enormes quantidades de dados, que é o minério a partir do qual a mercadoria mais valiosa, a informação, é refinada. O volume desses dados quase dobra a cada ano, ultrapassando a capacidade dos computadores atuais de analisá-los.

Que outras pesquisas estão sendo feitas neste campo

A teoria fundamental da função neuronal foi proposta pela primeira vez por Alan Hodgkin e Andrew Huxley cerca de 70 anos atrás, e ainda está em uso hoje. É muito complexo e difícil de simular em um computador, e só recentemente reanalisado e lançado na matemática da moderna teoria da dinâmica não linear por Leon chua.

Fui inspirado por este trabalho e passei grande parte dos últimos 10 anos aprendendo a matemática necessária e descobrindo como construir um dispositivo eletrônico real que funcione como a teoria prevê.

Existem inúmeras equipes de pesquisa em todo o mundo tomando abordagens diferentes para construir chips de computador semelhantes ao cérebro ou neuromórficos.

Qual é o próximo

O desafio tecnológico agora é expandir nossa demonstração de prova de princípios para algo que possa competir com os gigantes digitais de hoje.

Este artigo foi republicado de A conversa por R. Stanley Williams, Professor de Engenharia Elétrica e de Computação, Texas A&M University sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

Publicado em 11 de outubro de 2020 – 18:00 UTC



Fonte: thenextweb.com

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