Chip de computador com camadas atomicamente finas funciona como os neurônios em nossos cérebros

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Créditos: EPFL / LANES.

Por David Nield
Publicado na ScienceAlert

Os chips de computador tradicionais usam áreas separadas para cálculos e armazenamento de dados, mas uma nova pesquisa mostrou como essas áreas podem ser combinadas em um material 2D pela primeira vez – o que deve resultar em dispositivos menores, mais poderosos e mais eficientes em termos de energia.

É tecnicamente conhecida como arquitetura lógica-sobre-memória ou arquitetura única, em que as operações lógicas são combinadas com funções de memória. Ela economiza o tempo e a energia necessários para passar os dados entre os estágios de processamento e armazenamento.

E embora esses chips de arquitetura única tenham sido desenvolvidos antes, eles não usaram um material 2D – neste caso, dissulfeto de molibdênio ou MoS2. Um excelente semicondutor com apenas três átomos de espessura, o MoS2 provou ser um material ideal para o trabalho.

Créditos: EPFL / LANES.

Os cientistas por trás da inovação dizem que ela pode ser particularmente útil na inteligência artificial, de carros autônomos a alto-falantes inteligentes que podem reconhecer sua voz, porque imita o tipo de abordagem que os neurônios do cérebro humano usam.

“Essa capacidade dos circuitos de realizar duas funções é semelhante à forma como o cérebro humano funciona, em que os neurônios estão envolvidos tanto no armazenamento de memórias quanto na realização de cálculos mentais”, disse o engenheiro eletricista Andras Kis, do Instituto Federal Suíço de Tecnologia (EPFL), em Lausanne.

“Nosso projeto de circuito tem várias vantagens. Ele pode reduzir o consumo de energia associado à transferência de dados entre unidades de memória e processadores, diminuir a quantidade de tempo necessária para operações de computação e diminuir a quantidade de espaço necessária”.

O novo chip é baseado em transistores de efeito de campo de portas flutuantes, ou FGFETs. Já usados ​​para armazenamento dentro de telefones e laptops, esses transistores são conhecidos por serem capazes de reter cargas elétricas por longos períodos.

Tendo sido previamente estabelecido como um material revolucionário para a eletrônica, o MoS2 é sensível o suficiente para trabalhar em conjunto com os FGFETs para agrupar várias funções de processamento dentro de circuitos únicos, permitindo que esses circuitos funcionem como unidades de armazenamento de memória e transistores programáveis.

Como de costume com esse tipo de trabalho de laboratório, vai demorar um pouco para convertê-lo em um formato adequado para sistemas e dispositivos comerciais, mas a equipe por trás da pesquisa tem a experiência necessária em termos de expansão das tecnologias de produção de chips.

Cada vez mais os nossos gadgets, de câmeras de segurança a sinais de trânsito, precisam de inteligência extra – não apenas para armazenar informações, mas para processá-las e tomar decisões inteligentes ao longo do caminho, mantendo o consumo de energia baixo.

Atender a essa demanda envolve não apenas descobrir a física dos chips de computador necessários, mas também encontrar os materiais certos para torná-los realidade, como os pesquisadores fizeram aqui. E acontece que copiar o cérebro humano é uma abordagem muito boa quando se trata de IA.

“Esta integração direta de memória e lógica pode aumentar a velocidade de processamento, abrindo caminho para a realização de circuitos de eficiência energética baseados em materiais 2D para aprendizado de máquina, Internet das coisas e computação não volátil”, escrevem os pesquisadores em seu estudo.

A pesquisa foi publicada na Nature.