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Eletrônica

Favos de mel magnéticos criam novo tipo de computação

Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/04/2012

Favos de mel magnéticos criam redes neurais em hardware
Os nanomagnetos autoestruturam-se ao longo de "canais" semelhantes aos favos de uma colmeia de abelhas.
[Imagem: Branford et al./Science]

Redes neurais em hardware

Discos rígidos e outros sistemas de armazenamento de dados funcionam pela manipulação de conjuntos de minúsculos ímãs, que formam aglomerados conhecidos como domínios magnéticos.

Por serem cada vez menores, contudo, cada domínio interfere nos dados dos seus vizinhos, criando a grande limitação atual para a fabricação de sistemas de armazenamento mais rápidos e menores.

Agora, cientistas demonstraram que uma estrutura de magnetos em nanoescala, dispostos no formato de favos de mel, reduz o problema da interação entre os domínios em dois terços.

Mais do que isso, porém, os nanomagnetos apresentam uma espécie de comportamento coletivo, o que pode ser usado para criar redes neurais em hardware.

Leitura elétrica de dado magnético

A primeira grande vantagem desse novo material magnético em nanoescala é que a informação gravada em cada um dos "favos magnéticos" pode ser lida medindo-se sua resistência elétrica.

Ou seja, faz-se uma leitura elétrica de um dado que é armazenado magneticamente.

Isto coloca o material na fronteira do armazenamento de dados, uma fronteira que começou a ser desbravada por redemoinhos magnéticos, chamados skyrmions.

O Dr. Will Branford e seus colegas do Imperial College de Londres criaram os favos de mel magnéticos em um material chamado "gelo de spin", o mesmo onde sua equipe havia detectado monopolos magnéticos em temperatura ambiente há cerca de dois anos.

Favos de mel magnéticos criam redes neurais em hardware
A organização dos domínios magnéticos permite a realização de computações equivalentes a uma rede neural, com múltiplas saídas simultâneas.
[Imagem: Branford et al./Science]

Novo tipo de computação

No experimento atual, novamente trabalhando a temperaturas muito baixas (-223 ºC), a equipe descobriu que os bits magnéticos agem de forma coletiva, organizando-se autonomamente em padrões.

É essa auto-organização que altera a resistência elétrica do material, permitindo a escrita e a leitura da informação magnética usando uma pequena corrente elétrica.

O mais interessante, contudo, é que, enquanto os domínios magnéticos de uma memória comum só conseguem guardar um bit de cada vez, um aglomerado de favos dessa colmeia magnética pode ser usado para resolver um problema computacional complexo em um único passo.

Cálculos computacionais desse tipo são conhecidos como redes neurais, por imitarem a forma que se acredita nossos cérebros usem para processar informações.

"A forte interação entre os magnetos vizinhos nos permite influenciar sutilmente como os padrões se formam ao longo dos favos de mel. Isto é algo de que poderemos tirar proveito para resolver problemas complexos, porque é possível gerar múltiplas saídas, e nós podemos diferenciar entre elas eletronicamente," explica o Dr. Branford.

Aquecimento

"Nosso próximo grande passo é construir um conjunto de nanomagnetos que possa ser programado sem usar campos magnéticos externos," anuncia o cientista.

E, a exemplo do que a equipe conseguiu fazer na etapa anterior da sua pesquisa, conseguir fazer com que o comportamento coletivo dos nanomagnetos seja mantido e controlado a temperatura ambiente.

Bibliografia:

Artigo: Emerging Chirality in Artificial Spin Ice
Autores: W. R. Branford, S. Ladak, D. E. Read, K. Zeissler, L. F. Cohen
Revista: Science
Vol.: 335 no. 6076 pp. 1597-1600
DOI: 10.1126/science.1211379






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