Computador alternativo de silício resolve problemas intratáveis hoje

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/05/2026

Esquema da máquina de Ising, especializada em otimização combinatória, implementada usando apenas transistores de silício.
[Imagem: Seong-Yun Yun et al. - 10.1126/sciadv.adz2384]

Computador alternativo

Engenheiros coreanos criaram uma arquitetura alternativa de hardware que consegue resolver rapidamente problemas intratáveis pelos computadores eletrônicos - mesmo os maiores supercomputadores levariam milhares de anos para resolver problemas desse tipo, mas que são de grande interesse para a inteligência artificial, otimização de logística, mercado financeiro e muitas outras áreas.

Com a já esperada demora na ampliação dos computadores quânticos, têm surgido diversas arquiteturas alternativas de computação, de computadores mecânicos e processadores termodinâmicos até biocomputadores. O problema é que tipicamente são aparatos experimentais, montados com peças feitas sob encomenda e difíceis de escalonar para operações em larga escala.

É justamente aí que se destaca a inovação apresentada agora: Seong-Yun Yun e colegas do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST) desenvolveram seu hardware computacional alternativo usando unicamente processos já existentes baseados em silício, permitindo sua implantação em linhas de fabricação já em operação, sem a necessidade de nenhum hardware fundamentalmente novo.

"Esta pesquisa apresenta um hardware de máquina de Ising oscilatória que garante escalabilidade e precisão ao implementar osciladores e acopladores com componentes de silício," destacou o professor Yang-Kyu Choi. "A expectativa é que ele que seja aplicado em diversos campos industriais que exigem otimização combinatória em larga escala, como automação de projeto de semicondutores, otimização de redes de comunicação e alocação de recursos."

A solução emerge pronta quando o sistema naturalmente atinge o estado mais estável.
[Imagem: Seong-Yun Yun et al. - 10.1126/sciadv.adz2384]

Máquina de Ising de silício

O novo computador é do tipo conhecido como máquina de Ising oscilatória, um computador especializado - não é um computador de uso geral, como os que temos em casa. Ele é composto por múltiplos elementos osciladores, que recebem valores que representam as variáveis do problema, e então interagem para encontrar soluções ótimas "de maneira natural", sem precisar das inumeráveis iterações dos softwares que rodam nos computadores tradicionais.

A equipe utilizou osciladores que repetem sinais elétricos periodicamente. À medida que múltiplos osciladores trocam sinais e sincronizam seus ritmos, o sistema naturalmente atinge o estado mais estável - e esse estado mais estável é exatamente a solução ótima para o problema.

Já foram construídas máquinas de Ising oscilatórias antes, mas elas apresentaram limitações na resolução de problemas complexos porque é difícil controlar com precisão pequenas diferenças de frequência entre os osciladores. Além disso, a engenharia para a conectividade entre os elementos ainda está longe da perfeição.

Para superar isso, a equipe introduziu uma nova abordagem na qual tanto os osciladores quanto os acopladores são implementados usando transistores de silício, que são os elementos de comutação fundamentais dos computadores eletrônicos. Isso permitiu reduzir os desvios de frequência entre os osciladores, possibilitando uma sincronização estável. E a implementação de um acoplamento multinível permitiu uma representação mais precisa dos pesos que representam o problema.

Usos e vantagens

No protótipo em pequena escala construído pela equipe, tanto a capacidade de representar problemas complexos de otimização quanto o desempenho da busca de soluções foram significativamente aprimorados.

Usando sua máquina, a equipe resolveu com sucesso um problema representativo de otimização combinatória, conhecido como problema Max-Cut, que envolve dividir uma rede em dois grupos para maximizar as conexões. Esse problema tem aplicação direta em diversos campos, como otimização de rotas logísticas, montagem de carteiras de investimento e posicionamento de circuitos semicondutores.

Mas a vantagem central desta abordagem é que ela se baseia inteiramente na tecnologia CMOS atualmente empregada pela indústria de semicondutores, sem a necessidade de materiais especiais ou processos não padronizados. Portanto, a tecnologia é adequada para produção em massa e comercialização em linhas de produção, sem a necessidade de investimentos adicionais em novas fábricas.

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