Os novos 'chips' de computação fotónica, criados por duas equipas diferentes, são descritos em dois artigos publicados na revista Nature que analisam o desempenho destes componentes eletrónicos de silício integrados.
Um estudo, liderado pela Lightelligence, com sede em Singapura, apresenta um acelerador fotónico, o outro, liderado pela Lightmatter, com sede nos EUA, descreve um processador fotónico que pode executar eficazmente modelos de IA com elevada precisão.
Os 'chips' de computador fotónicos combinam a utilização da luz e da eletricidade para aumentar o desempenho computacional e reduzir o consumo de energia e estes
A crescente complexidade da inteligência artificial e dos modelos de aprendizagem profunda está a levar a computação eletrónica convencional aos seus limites e a aumentar a procura de energia.
A multiplicação e a acumulação, que são operações computacionais fundamentais para a inteligência artificial, podem encontrar uma possível solução na computação fotónica, que utiliza fotões em vez de eletrões, refere a revista.
A computação fotónica está a ser estudada há décadas, mas estas demonstrações podem significar que estamos finalmente "prestes a aproveitar o poder da luz para construir sistemas de computação mais potentes e eficientes em termos energéticos", segundo o engenheiro Anthony Rizzo, da Universidade de Darmouth nos Estados Unidos.
Rizzo, que não esteve envolvido em nenhum dos estudos, publicou um artigo na revista Nature em que explica e avalia a importância desta investigação.
Ambos os estudos descrevem sistemas de computação eletrónica-fotónica "com métricas de desempenho comparáveis e, em alguns casos, superiores aos processadores puramente eletrónicos em aplicações do mundo real", o que constitui "um salto significativo no sentido de capitalizar finalmente a promessa da computação fotónica".
A primeira equipa desenvolveu um acelerador fotónico denominado PACE, que permite uma computação de latência (atraso) muito baixa, uma medida de velocidade computacional importante para o processamento em tempo real.
O acelerador, composto por mais de 16.000 componentes fotónicos numa matriz, permite a computação a alta velocidade (até 1 GHz) e demonstra uma redução de até 500 vezes na latência mínima em comparação com outros circuitos de menor escala.
O PACE resolve problemas computacionais difíceis, conhecidos como problemas de Ising, demonstrando a viabilidade do sistema para aplicações no mundo real, resume a Nature.
O segundo estudo descreve um processador fotónico com quatro matrizes, que pode executar eficazmente modelos de IA de elevada precisão, como o modelo de processamento de linguagem natural BERT e a rede neural ResNet (utilizada para o processamento de imagens), com precisões semelhantes às dos processadores eletrónicos convencionais.
Os autores mostram que o seu processador fotónico tem uma variedade de aplicações, como a geração de textos semelhantes aos de William Shakespeare, a classificação precisa de críticas de filmes e a execução de jogos de computador clássicos da Atari, como o Pac-Man.
Ambas as equipas indicam que os seus sistemas são escaláveis, embora seja necessária uma maior otimização.
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