Novo rotação que funciona a chuva pode transformar a computação

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Massachusetts General Hospital / Wikimedia

Uma equipa de físicos desenvolveu com sucesso um rotação iónico — um processador fundamentado nos movimentos de átomos e moléculas carregados numa solução aquosa, em vez de eletrões num semicondutor sólido.

De convénio com os investigadores, nascente tipo de rotação está mais próximo da forma porquê o cérebro transporta a informação, fazendo assim com que o dispositivo se possa tornar o próximo passo em frente na computação semelhante ao cérebro.

“Circuitos iónicos em soluções aquosas procuram utilizar iões porquê portadores de fardo para o processamento de sinais”, escreve a equipa de investigação, liderada por Woo-Bin Jung, físico de Harvard, e John A. Paulson, também físico, mas da School of Engineering and Applied Sciences (SEAS). Os resultados do estudo foram publicados a 23 de agosto, na Advanced Materials.

“Cá, relatamos um rotação iónico aquoso. Esta prova do rotação iónico funcional capaz de computação analógica é um passo em direção a um rotação iónico aquoso mais sofisticado”, sublinham os autores do estudo.

Uma secção importante da transmissão de sinal no cérebro é o movimento de moléculas carregadas — chamadas iões — através de um meio líquido. Embora o incrível poder de processamento do cérebro seja extremamente difícil de replicar, os cientistas pensaram que um sistema semelhante poderia ser utilizado para a computação: empurrando iões através de uma solução aquosa.

Isto seria mais lento do que a computação convencional, baseada em silício, mas pode ter algumas vantagens interessantes. Por exemplo, os iões podem ser criados a partir de uma vasta gama de moléculas, cada uma com propriedades diferentes, que poderiam ser exploradas de formas diferentes.

Para mostrar que nascente método funciona, os investigadores têm estado a trabalhar. O primeiro passo foi conceber um transístor iónico funcional, um dispositivo que muda ou impulsiona um sinal. O seu progressão mais recente envolveu a combinação de centenas desses transístores para trabalharem em conjunto porquê um rotação iónico.

O transístor consiste num conspiração de elétrodos “bullseye”, com um pequeno elétrodo em forma de disco no núcleo e dois elétrodos de aro concêntrico à sua volta. Oriente interage com uma solução aquosa de moléculas de quinona.

Woo-Bin Jung / Harvard / SEAS

O rotação iónico, com a matriz de transístores no núcleo.

Uma voltagem aplicada ao disco meão gera uma fluente de iões de hidrogénio na solução de quinona. Entretanto, os dois elétrodos de aro modulam o pH da solução, aumentando ou diminuindo a fluente iónica.

Oriente transístor realiza uma multiplicação física de um parâmetro de “peso”, definido pelo par de anéis de vedação com a tensão do disco, produzindo uma resposta porquê a fluente iónica, avança a Science Alert.

Todavia, as redes neurais dependem fortemente de uma operação matemática chamada multiplicação matricial, que envolve múltiplas multiplicações.

Assim, a equipa concebeu 16 por 16 matrizes dos seus transístores, cada uma capaz de multiplicação aritmética, para produzir um rotação iónico que pode realizar a multiplicação matricial.

“A multiplicação matricial é o cômputo que mais prevalecente nas redes neurais para a lucidez sintético”, salienta Jung. “O nosso rotação iónico efetua a multiplicação matricial na chuva de uma forma análoga que se baseia totalmente em maquinaria eletroquímica”, acrescenta o investigador.

Existem, no entanto, limitações significativas à tecnologia. As 16 correntes não podem ser resolvidas separadamente, o que significa que a operação teve de ser executada sequencialmente e não concomitantemente, o que atrasou uma tecnologia já relativamente lenta.

No entanto, o seu sucesso é um passo em direção a uma computação iónica mais sofisticada: só vendo o problema é que podemos encontrar soluções.

O passo seguinte será introduzir uma gama mais ampla de moléculas no sistema, para ver se isso permite que o rotação processe informação mais complexa.

“Até agora, utilizámos exclusivamente três a quatro espécies iónicas, tais porquê os iões de hidrogénio e quinona, para permitir o transporte do portão e iónico no transístor iónico aquoso”, sublinha o investigador.

“Será muito interessante empregar espécies iónicas mais diversas e ver porquê podemos explorá-las para enriquecer o teor da informação a ser processada”, acrescenta ainda Jung.

O objetivo final, de convénio com a equipa, não é competir com ou substituir a eletrónica por iónica, mas sim complementar, talvez sob a forma de tecnologia híbrida com as capacidades de ambos.

  Alice Carqueja, ZAP //

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