Processador demonstra computação analógica na velocidade da luz

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/10/2025

Dispositivo universal fabricado pela equipe e sua camada divisora de potência.
[Imagem: UTS/Rasool Keshavarz]

Computadores analógicos

Um circuito eletrônico programável, que funciona com base nas propriedades de ondas eletromagnéticas de alta frequência, demonstrou uma capacidade de processamento paralelo na velocidade da luz.

Este é o mais recente - e um dos mais marcantes - avanço nos campos da computação analógica e da computação fotônica, que prometem uma nova classe de computadores que vão operar muito além dos limites da eletrônica digital atual, usando menos energia e realizando cálculos massivos.

"Nós fizemos uma ponte unindo a física e a eletrônica para projetar o primeiro circuito integrado de micro-ondas programável que pode executar transformações de matriz, um tipo de operação matemática fundamental para as tecnologias modernas," disse o professor Mohammad-Ali Miri, da Universidade de Tecnologia de Sydney, na Austrália.

"Este avanço abre caminho para processadores analógicos de radiofrequência (RF) e micro-ondas de última geração com aplicações em radar, comunicações avançadas, sensores e tecnologias espaciais que exigem operações em tempo real," acrescentou seu colega Rasool Keshavarz.

Esboço do circuito programável para cálculos analógicos de matrizes, incorporando divisores de potência e deslocadores de fase.
[Imagem: UTS]

Computação analógica

A computação digital convencional é limitada por diversos fatores, como a velocidade de comutação dos transistores, a velocidade de clock (a velocidade com que um processador digital executa instruções), a geração de calor e a eficiência energética.

A computação analógica, por outro lado, processa informações diretamente usando sinais contínuos, como ondas eletromagnéticas, permitindo que muitos cálculos ocorram em paralelo e com muito menos energia.

As aplicações potenciais dessa nova arquitetura são amplas: Processadores analógicos ultrarrápidos poderão alimentar redes sem fio de última geração, radares e sensores funcionando em tempo real para monitoramento de atividades que vão da mineração à agricultura, além de novas ferramentas para pesquisa industrial e científica.

"Este estudo marca o início de uma trajetória de pesquisa mais ampla. Estudos subsequentes já estão em preparação para expandir a tecnologia em direção a arquiteturas práticas em nível de sistema, para que a computação possa ir além dos limites digitais," disse Keshavarz. "Ao contrário dos sistemas quânticos, que enfrentam grandes desafios em escalabilidade e estabilidade, nossa plataforma de computação analógica é viável hoje e capaz de fornecer aplicações do mundo real muito mais cedo."

Estrutura do processador analógico operando com radiofrequências.
[Imagem: Rasool Keshavarz et al. - 10.1038/s41467-025-63486-z]

Processador de radiofrequência

A resolução de matrizes é um dos cálculos centrais das operações de inteligência artificial, ao lado dos cálculos de otimização combinatória e da convolução, que estão no cerne do processamento de imagens, vídeos e linguagem.

Para isso, a equipe projetou e construiu um circuito integrado de micro-ondas capaz de implementar transformações matriciais unitárias universais. O chip opera alternando camadas não reconfiguráveis e reconfiguráveis de componentes básicos de radiofrequência, como divisores de potência em cascata e elementos de fase programáveis.

"A interferência multipercurso controlável por meio do uso conjunto de mistura de ondas lineares com controle de fase ativo permite a criação de transformações complexas neste dispositivo. Demonstramos experimentalmente este conceito de dispositivo usando um circuito integrado de quatro portas operando na faixa de frequência de 1,5 a 3,0 GHz e em centenas de níveis de potência de micro-watts. O dispositivo proposto pode abrir caminho para processadores e pré-processadores universais analógicos de radiofrequência e micro-ondas com funcionalidades programáveis para aplicações multifuncionais em sistemas avançados de comunicações e radar," escreveu a equipe.

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