Quando o digital descansa: os EUA criaram um processador para processamento direto de dados em frequências de micro-ondas

Desde a antiguidade até os dias atuais, são conhecidos exemplos bem-sucedidos de computadores analógicos, que, para resolver alguns problemas, são mais simples e eficazes do que as plataformas digitais. O ponto forte do “digital” é sua versatilidade. Mas talvez tenha chegado a hora de criar plataformas especializadas? Isso é necessário devido à economia de energia e à eficiência, o que é especialmente importante para soluções em miniatura e integradas, como lembraram cientistas dos EUA.

Fonte da imagem: Universidade Cornell

Pesquisadores da Universidade Cornell desenvolveram um microchip incrível que eles chamam de “cérebro de micro-ondas”. É o primeiro processador capaz de processar simultaneamente dados de alta frequência e sinais sem fio usando a física de micro-ondas. O chip é uma rede neural de micro-ondas totalmente integrada em silício.

O chip pode realizar cálculos de alta frequência em tempo real para tarefas como decodificação de sinais de rádio, rastreamento de alvos de radar e processamento de dados, consumindo menos de 200 miliwatts de energia em frequências na casa das dezenas de gigahertz. Cientistas acreditam que este desenvolvimento marca um avanço significativo na computação com eficiência energética.

Ao contrário dos processadores digitais tradicionais, que dependem de passos sincronizados com o relógio, o “cérebro de micro-ondas” utiliza comportamento analógico não linear na faixa de micro-ondas. Isso lhe permite processar fluxos de dados em frequências de dezenas de gigahertz, muito além das capacidades da maioria dos chips digitais. A arquitetura do chip assemelha-se à do cérebro humano: uma rede neural construída sobre guias de ondas interconectados e controlados que reconhecem padrões e aprendem com os dados. Em sistemas digitais, implementar tal funcionalidade exigiria circuitos extremamente complexos, aumentando drasticamente a latência e o consumo de energia.

O chip apresenta um bom desempenho para seu tamanho, com testes mostrando 88% de precisão na classificação de tipos de sinais sem fio usando o conjunto de dados RadioML2016.10A. Ele pode realizar tanto cálculos lógicos simples quanto tarefas mais complexas, como identificar padrões de bits ou contar valores binários em fluxos de dados de alta velocidade. Sua alta sensibilidade aos sinais de entrada torna o chip adequado para tarefas de segurança baseadas em hardware, como a detecção de anomalias em comunicações sem fio em múltiplas bandas de frequência.

Os pesquisadores observam que reduções adicionais no consumo de energia podem permitir que o chip seja usado em dispositivos de computação de ponta, como smartwatches ou smartphones, fornecendo processamento de dados local sem conexão com servidores em nuvem.

Embora o chip ainda esteja em fase de pesquisa experimental, os cientistas estão otimistas quanto à sua escalabilidade e à capacidade de integração com plataformas digitais e de micro-ondas existentes. O trabalho foi realizado como parte de um projeto apoiado pela Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa (DARPA). Ele destaca claramente o potencial do uso da física de micro-ondas para criar dispositivos compactos e energeticamente eficientes que podem mudar a abordagem da computação e da comunicação, tornando-as mais rápidas e menos dependentes de tecnologias de nuvem.