Informática

Processador neuromórfico resolve equações em um único passo

Processador neuromórfico resolve equações em um único passo
Circuito de memoristores de eletrodos cruzados fabricados por processo de litografia óptica (esquerda). Cada um dos circuitos (exemplo à direita) permite resolver um sistema de equações lineares em uma única operação. [Imagem: Politecnico di Milano]

Acelerador computacional

Uma equipe da Escola Politécnica de Milão, na Itália, desenvolveu um circuito eletrônico capaz de resolver um sistema de equações lineares em uma única operação.

E tudo é feito na escala de tempo de nanossegundos, o mesmo tempo que leva para apenas gravar um dado na memória de um computador eletrônico.

O desempenho desse circuito mostrou-se superior não apenas aos computadores digitais atuais, mas também dá indícios de superar a velocidade que se espera dos computadores quânticos.

Com isto, Zhong Sun e seus colegas afirmam que sua plataforma neuroinspirada permitirá desenvolver uma nova geração de aceleradores para computação capaz de revolucionar áreas intensivas em cálculos, como a inteligência artificial.

Solução de equações lineares

O novo circuito, construído com memoristores, as unidades básicas da computação neuromórfica - que imita o cérebro -, resolve sistemas de equações lineares (Ax = b) usando a técnica de computação na memória, ou seja, sem precisar que os dados circulem da memória para o processador e vice-versa.

Resolver um sistema de equações lineares significa encontrar o vetor desconhecido x que satisfaça a equação Ax = b, onde A é uma matriz de coeficientes e b é um vetor conhecido. Para resolver este problema, um computador convencional executa um algoritmo que realiza várias operações em cada iteração, o que consome tempo e energia consideráveis.

No processador neuromórfico, os coeficientes da matriz A são armazenados nos memristores, componentes capazes de armazenar valores analógicos. Assim, uma matriz de memristores pode fisicamente mapear uma matriz de coeficientes A dentro do próprio circuito, acelerando fortemente a computação.

Processador neuromórfico resolve equações em um único passo
O cálculo matricial é resolvido inteiro de uma vez só - em alguns nanossegundos. [Imagem: Zhong Sun et al. - 10.1073/pnas.1815682116]

Solução instantânea

O circuito de memristores foi testado e validado em um amplo conjunto de problemas algébricos, incluindo o ranqueamento de sites da internet e a solução de equações diferenciais complicadas, como a equação de Schrodinger para o cálculo da função de onda quântica de um elétron - todos esses problemas foram resolvidos em uma única operação.

Bibliografia:

Solving matrix equations in one step with cross-point resistive arrays
Zhong Sun, Giacomo Pedretti, Elia Ambrosi, Alessandro Bricalli, Wei Wang, Daniele Ielmini
Proceedings of the National Academy of Sciences
DOI: 10.1073/pnas.1815682116




Outras notícias sobre:

    Mais Temas