Eletrônica

Hardware reconfigurável mais próximo da realidade

Hardware reconfigurável mais próximo da realidade
Os caminhos condutores surgem na interface entre os domínios criados com a aplicação de um campo elétrico. [Imagem: EPFL]

Os primeiros computadores reconfiguráveis já estão sendo testados, e recentemente o grafeno trouxe novas esperanças para a fabricação de processadores que mudam sua lógica em tempo de execução.

Mas parece que o conceito de um hardware flexível, que se altera conforme o trabalho a ser realizado, pode ser mais profundamente introduzido no cerne dos chips, ajudando até mesmo a construir processadores neuromórficos, que imitem o cérebro.

Circuitos eletrônicos adaptáveis

Leo McGilly e seus colegas da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça, demonstraram que é possível criar rotas condutoras com apenas alguns átomos de espessura no interior de um material, e depois movimentar essas rotas à vontade, mudando-as de lugar ou mesmo fazendo-as desaparecer.

"Rotas condutoras" equivalem aos fios que interligam transistores, portas lógicas e circuitos dentro dos chips. Com a possibilidade de movimentar essas rotas condutoras, torna-se possível - apenas "mexendo os fiozinhos" - criar circuitos eletrônicos adaptáveis, que possam se reorganizar para operar de forma mais eficiente de acordo com a tarefa a ser executada.

Por exemplo, o circuito de um computador projetado para lidar com o som pode ser chaveado para ajudar no processamento das imagens se não houver som a ser tocado no momento. Além de tornar o processamento mais rápido, isso permitirá miniaturizar ainda mais os circuitos, já que os mesmos componentes eletrônicos poderão ser usados para várias finalidades. E se algum circuito pifar, outro pode tomar seu lugar, sem a necessidade de trocar o processador inteiro, por exemplo.

Hardware reconfigurável mais próximo da realidade
O próximo passo consistirá no desenvolvimento de um protótipo de circuito reconfigurável. [Imagem: L. J. McGilly et al. - 10.1038/nnano.2014.320]

Domínios e interfaces

McGilly criou as rotas condutoras flexíveis aplicando um campo elétrico a materiais ferroelétricos. Sob a ação do campo elétrico, determinados átomos invertem sua polarização, fazendo surgir o que os pesquisadores chamam de "paredes", ou "muros", entre os grupos de átomos com polarização diferente - criando os chamados domínios. As rotas condutoras surgem justamente nas interfaces entre os domínios.

O problema é que, até agora, era impossível controlar onde essas rotas condutoras iriam se formar.

A equipe suíça resolveu o problema usando uma estrutura em forma de sanduíche contendo compostos de platina no lado de fora e o material ferroelétrico como recheio.

"Aplicando campos elétricos localmente na parte metálica, fomos capazes de criar rotas em diferentes locais e movê-las, e também destruí-las revertendo o campo elétrico," explicou McGilly.

Cérebro artificial

Os pesquisadores testaram sua técnica em amostras individuais de material. O próximo passo consistirá no desenvolvimento de um protótipo de circuito reconfigurável. E eles estão animados com as possibilidades.

"O fato de que podemos gerar caminhos onde quisermos pode permitir imitar os fenômenos que ocorrem dentro do cérebro, com a criação regular de novas sinapses. Isso pode ser útil para reproduzir o fenômeno da aprendizagem em um cérebro artificial," concluiu McGilly.

Bibliografia:

Controlling domain wall motion in ferroelectric thin films
L. J. McGilly, P. Yudin, L. Feigl, A. K. Tagantsev, N. Setter
Nature Nanotechnology
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nnano.2014.320




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