Processador fotônico de 192 dimensões faz computação massivamente paralela

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/07/2026

Hardware de luz

Qingrui Yao e colegas da Universidade Zhejiang, na China, apresentaram o primeiro processador fotônico capaz de aproveitar simultaneamente três graus de liberdade fundamentais da luz: Comprimento de onda, modo e polarização.

O circuito integrado fotônico, baseado em silício, combina trinta e dois canais de comprimento de onda, três modos espaciais guiados e polarizações duplas, resultando em um total de 192 canais operando simultaneamente, o que significa uma computação massivamente paralela e na velocidade daluz.

A arquitetura é projetada para rodar redes neurais convolucionais, uma classe de redes neurais artificiais que revolucionaram vários campos, particularmente tarefas de visão computacional, como reconhecimento de imagem, detecção de objetos e segmentação de imagens. Elas são inspiradas no mecanismo de processamento visual do cérebro humano e são projetadas para aprender automaticamente representações hierárquicas a partir de dados de entrada.

Com a explosão do consumo de energia das centrais de dados, o avanço no uso dessas redes, que dependem fortemente da multiplicação de matrizes por vetores, tem mirado na computação óptica, com seus processadores fotônicos, onde a luz substitui a eletricidade, por exemplo rodando inteligência artificial na velocidade da luz.

Este novo processador fotônico apresenta vários avanços, necessários para usar todos os graus de liberdade da luz. Especificamente, foi usado um multiplexador híbrido de modo e polarização de seis canais, e uma matriz 6 x 32 microrressonadores de anel elípticos, para dar os pesos a cada canal independentemente.

Operando com modulação de 40 Gbaud, o chip atinge uma taxa de transferência medida de 15,36 tera-operações por segundo (TOPS), calculada como 2 (polarizações) x 6 (modos) x 32 (comprimentos de onda) x 40 Gbaud. E há espaço para mais, o que poderá ser feito com a adoção de moduladores de maior velocidade ou a adição de mais canais ópticos.

Caminho prático

Combinando seletivamente diferentes canais de comprimento de onda, modo e polarização, o mesmo hardware pode realizar convoluções de 3 x 3, 5 x 5, 7 x 7 ou até mesmo 13 x 13 sem reconfiguração física. Para comparação, as estratégias eletrônicas convencionais empilham kernels 3 x 3.

Experimentos de detecção de bordas de imagem e filtragem mostraram que kernels maiores capturam contornos estruturais globais, enquanto kernels menores preservam detalhes finos - uma flexibilidade difícil de alcançar com aceleradores fotônicos tradicionais de poucos kernels.

Esta é a primeira vez que comprimento de onda, modo e polarização são aproveitados simultaneamente para computação óptica em um chip massivamente paralelo, mas a equipe não pretende sossegar por enquanto. Os próximos planos são integrar funções de ativação não-lineares no chip e algoritmos de treinamento fotônico-eletrônico co-otimizados.

Isso mostra que os processadores ópticos, com sua baixa latência e baixo consumo de energia, são um caminho promissor para a computação de borda, a visão em tempo real e para sistemas de IA de próxima geração, que exijam processamento visual de alta precisão.

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