Uma inovação promete aliviar o trabalho dos computadores no processamento de informações ao unir som e luz — é a computação fotoacústica. Nesse caso, são usadas redes neurais ópticas para o processamento de inteligência artificial e aprendizado de máquina, embora a tecnologia ainda esteja engatinhando.
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Um avanço necessário para a viabilização de tais redes é a reconfigurabilidade, já que os primeiros processadores de luz programáveis só estão surgindo agora. Uma plataforma pioneira no assunto foi criada por uma junção das equipes do Instituto Max Planck para a Ciência da Luz e do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT).
Como funciona a fotoacústica?
O trabalho, encabeçado pelo cientista Steven Becker, utiliza componentes neuromórficos — ou seja, circuitos que imitam a arquitetura do cérebro humano — capazes de utilizar ondas sonoras no processamento. Essa capacidade é adicionada a redes de fibra óptica, estas que têm o processamento baseado em pulsos de luz.
O diferencial está na conversão da luz em ondas acústicas temporárias. A informação que cada pulso óptico (ou seja, de luz) transporta é convertida, em partes, em uma onda de som, permanecendo neste formato após a saída da luz da fibra óptica. Como as ondas de som são mais lentas do que as de luz, elas ficam na fibra por mais tempo, transportando diferentes informações a cada pulso de luz.
Como várias ondas de som ficam na fibra por mais tempo do que as de luz, elas podem ser usadas em cada etapa de processamento seguinte por conta dessa presença, tornando-se um meio de propagação de informações e, ao mesmo tempo, um depósito para computação de reservatório.
Esse tipo de computação é usada para aprendizado de máquina e imita o funcionamento do cérebro humano. Como o processo é intermediado pela luz, seu funcionamento é rápido e não precisa de componentes caros e complicados extras nos equipamentos já utilizados pelo mundo.
Redes neurais em chips também poderão se beneficiar da tecnologia através do mesmo princípio, já que possuem guias de onda fotônicos instalados. Quase todos os protótipos de processadores ópticos trabalham dessa maneira, mas são componentes estáticos, no entanto — ou seja, só funcionam para um tipo de função. Com a reconfigurabilidade, as coisas mudam.
A inovação do estudo de Becker está na criação de um operador recorrente chamado OREO (operador opto-acústico recorrente, da sigla em inglês), permitindo a interligação das etapas de computação e a capacidade de reconfigurar as funções.
Isso gera uma memória interna capaz de guardar informações contextuais e realizar operações recorrentes, melhorando a rede neural de uma comum para uma neuromórfica.
Fonte: Nature Communications
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