Cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts encontraram um substituto para os transistores de silício para criar uma nova geração de processadores poderosos para tarefas de inteligência artificial e aprendizado de máquina. Usando compostos simples e acessíveis de fósforo e silício, os cientistas criaram elementos lógicos analógicos que operam muito mais rápido que os transistores de silício e um milhão de vezes mais rápido que as sinapses no cérebro humano.

Fonte da imagem: Ella Maru Studio, Murat Onen / MIT

A comparação com o cérebro não é acidental. Os neurônios do complexo podem ser bem grandes, enquanto os novos elementos lógicos – resistores de prótons – podem ser milhares de vezes menores. Será possível encaixar um processador analógico tão poderoso no volume do cérebro que será algo inimaginável pelos padrões modernos. No entanto, muitas outras descobertas ainda precisam ser feitas para isso, embora o principal – o elemento básico – os cientistas já tenham inventado.

Um resistor de prótons é uma área isolada de óxido, na qual um certo número de prótons é conduzido usando um poderoso campo eletromagnético. O campo é aplicado aos prótons até o limite, o que pode quase “queimar o material”, como dizem os cientistas. Na prática, essa tensão é de cerca de 10 V aplicada a um filme com vários nanômetros de espessura. A maior intensidade de campo no menor volume faz com que os prótons literalmente se “teleporte” para a área do resistor ou de volta se a polaridade for invertida. Isso dá a velocidade do trabalho ao nível de nanossegundos, que é muito mais rápido que a velocidade dos neurônios do cérebro.

Como qualquer número de prótons pode ser direcionado condicionalmente para a região do resistor, isso permite que você simplesmente defina os coeficientes de peso para cada um deles, o que elimina a necessidade de um longo processo de treinamento da rede neural. Uma rede neural no volume de um processador analógico é criada quase instantaneamente, o que é muito importante para o trabalho prático. Além disso, o processador na forma de uma matriz de resistores funciona normalmente, apenas os dados não precisam ser movidos entre o processador e a memória durante o processamento, o que também acelera o processamento e economiza consumo, pois nenhum dado é enviado para fora do processador .

Os prótons como “preenchimentos” de resistores não foram escolhidos por acaso. Os transportadores de prótons são um eletrólito sólido na forma da popular substância inorgânica de vidro fosfossilicato (PSG). É compatível com silício e está disponível. Também serve como isolante para os elétrons, tornando as regiões com resistores isoladas da corrente elétrica proporcionando condutividade para os prótons. A principal conquista da descoberta foi o uso de vidro fosfossilicato na estrutura do resistor de prótons, que lhe deu todas aquelas propriedades maravilhosas que os cientistas falaram. Resta desenvolver o processo de produção, arquitetura e faixas de tensão de operação, e os cientistas dedicarão os seguintes estudos a isso.

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