Neuroprocessador fotônico faz sinapses com luz

Redação do Site Inovação Tecnológica -  

Da teoria para a prática: a sinapse artificial fotônica já está embutida dentro de um chip. [Imagem: Zengguang Cheng et al. - 10.1126/sciadv.1700160]

Sinapses de luz

Os neuroprocessadores fotônicos - processadores que operam com luz em vez de eletricidade e que imitam a forma como o cérebro funciona - estão passando rapidamente do estágio das curiosidades e demonstrações de conceito para o estágio de circuitos integrados capazes de começar a realizar cálculos reais.

Uma equipe das universidades Exeter e Oxford, no Reino Unido, e Munique, na Alemanha, criaram um chip assim usando materiais de mudança de fase, o mesmo tipo de material usado nos CDs e DVDs regraváveis e já usados anteriormente para demonstrar memórias de luz que nunca perdem os dados.

A novidade agora é que esses componentes fotônicos foram estruturados de forma a gerar uma "resposta sináptica não-biológica" - essencialmente uma sinapse artificial, fazendo computações de forma mais parecida com a forma como o cérebro trabalha.

Cérebro à velocidade da luz

A grande novidade é que, não sendo iônicas, mas fotônicas, as sinapses artificiais podem operar em velocidades milhares de vezes mais rápidas do que as sinapses do cérebro humano.

"Os computadores eletrônicos são relativamente lentos, e quanto mais rápidos nós os tornamos, mais energia eles consomem. Os computadores convencionais também são bastante 'burros', sem nenhum aprendizado embutido ou a capacidade de processamento paralelo do cérebro humano. Nós lidamos com essas duas questões aqui - não só desenvolvendo novas arquiteturas de computadores similares ao cérebro, mas também trabalhando no domínio óptico para aproveitar as enormes vantagens de velocidade e potência da próxima revolução fotônica no silício," disse o professor David Wright.

"Podemos definir aleatoriamente o peso sináptico simplesmente variando o número de pulsos ópticos enviados pelo guia de ondas." [Imagem: Zengguang Cheng et al. - 10.1126/sciadv.1700160]

"Nossa sinapse usa materiais de mudança de fase combinados com guias de ondas de nitreto de silício integrados. Crucialmente, podemos definir aleatoriamente o peso sináptico simplesmente variando o número de pulsos ópticos enviados pelo guia de ondas, oferecendo uma abordagem incrivelmente simples e poderosa que abre o caminho para sistemas com uma plasticidade sináptica continuamente variável, semelhante à verdadeira natureza analógica das sinapses biológicas," escreveu a equipe em seu artigo.

Bibliografia:

On-chip photonic synapse
Zengguang Cheng, Carlos Ríos, Wolfram H. P. Pernice, C. David Wright, Harish Bhaskaran
Science Advances
Vol.: 3, no. 9, e1700160
DOI: 10.1126/sciadv.1700160