.
Hussam Amrouch desenvolveu uma arquitetura pronta para IA que é duas vezes mais poderosa que abordagens comparáveis de computação em memória. Conforme relatado na revista Nature, o professor da Universidade Técnica de Munique (TUM) aplica um novo paradigma computacional usando circuitos especiais conhecidos como transistores ferroelétricos de efeito de campo (FeFETs). Dentro de alguns anos, isso poderá ser útil para IA generativa, algoritmos de aprendizagem profunda e aplicações robóticas.
A ideia básica é simples: ao contrário dos chips anteriores, onde apenas cálculos eram realizados em transistores, eles agora também são locais de armazenamento de dados. Isso economiza tempo e energia. “Como resultado, o desempenho dos chips também aumenta”, diz Hussam Amrouch, professor de design de processadores de IA na Universidade Técnica de Munique (TUM). Os transistores nos quais ele realiza cálculos e armazena dados medem apenas 28 nanômetros, com milhões deles colocados em cada um dos novos chips de IA. Os chips do futuro terão de ser mais rápidos e eficientes do que os anteriores. Conseqüentemente, eles não podem aquecer tão rapidamente. Isto é essencial para que possam suportar aplicações como cálculos em tempo real quando um drone está em voo, por exemplo. “Tarefas como essa são extremamente complexas e consomem muita energia para um computador”, explica o professor.
Chips modernos: muitas etapas, baixo consumo de energia
Esses principais requisitos para um chip são resumidos matematicamente pelo parâmetro TOPS/W: “tera-operações por segundo por watt”. Isto pode ser visto como a moeda dos chips do futuro. A questão é quantos trilhões de operações (TOP) um processador pode realizar por segundo (S) quando fornecido com um watt (W) de potência. O novo chip de IA, desenvolvido em colaboração entre a Bosch e a Fraunhofer IMPS e apoiado no processo de produção pela empresa norte-americana GlobalFoundries, pode fornecer 885 TOPS/W. Isso o torna duas vezes mais poderoso que chips AI comparáveis, incluindo um chip MRAM da Samsung. Os chips CMOS, que agora são comumente usados, operam na faixa de 10-20 TOPS/W. Isto é demonstrado em resultados recentemente publicados em Natureza.
A computação na memória funciona como o cérebro humano
Os pesquisadores pegaram emprestado dos humanos o princípio da arquitetura moderna de chips. “No cérebro, os neurônios lidam com o processamento de sinais, enquanto as sinapses são capazes de lembrar essas informações”, diz Amrouch, descrevendo como as pessoas são capazes de aprender e recordar inter-relações complexas. Para fazer isso, o chip usa transistores “ferroelétricos” (FeFET). São chaves eletrônicas que incorporam características adicionais especiais (inversão de pólos quando uma tensão é aplicada) e podem armazenar informações mesmo quando desconectadas da fonte de alimentação. Além disso, garantem o armazenamento e processamento simultâneo de dados dentro dos transistores. “Agora podemos construir chipsets altamente eficientes que podem ser usados para aplicações como aprendizagem profunda, IA generativa ou robótica, por exemplo, onde os dados têm de ser processados onde são gerados”, acredita Amrouch.
Chips prontos para o mercado exigirão colaboração interdisciplinar
O objetivo é usar o chip para executar algoritmos de aprendizagem profunda, reconhecer objetos no espaço ou processar dados de drones em voo sem atraso. No entanto, o professor do Instituto Integrado de Robótica e Inteligência de Máquinas de Munique (MIRMI) da TUM acredita que demorará alguns anos até que isso seja alcançado. Ele acredita que serão necessários três a cinco anos, no mínimo, até que os primeiros chips de memória adequados para aplicações do mundo real estejam disponíveis. Uma razão para isto, entre outras, reside nos requisitos de segurança da indústria. Antes de uma tecnologia deste tipo poder ser utilizada na indústria automóvel, por exemplo, não basta que funcione de forma fiável. Também tem que atender aos critérios específicos do setor. “Isso destaca novamente a importância da colaboração interdisciplinar com pesquisadores de diversas disciplinas, como ciência da computação, informática e engenharia elétrica”, afirma o especialista em hardware Amrouch. Ele vê isso como um ponto forte especial do MIRMI.
.
