Eletrônica

Estados magnéticos exóticos abrem caminho para redes neurais em hardware

Estados magnéticos exóticos abrem caminho para redes neurais em hardware
As setas coloridas indicam as polarizações norte e sul - o maior interesse está nas conjunções dessas polarizações, que criam estados exóticos nunca antes vistos.[Imagem: Gartside et al. - 10.1038/s41565-017-0002-1]

Além do binário

Virtualmente toda a computação depende do armazenamento dos dados em memórias magnéticas. Cada bit é essencialmente definido com a direção em que estão apontando ímãs microscópicos - se ele aponta para o norte é 0, se para o sul é 1.

Agora, Jack Gartside e seus colegas do Imperial College de Londres descobriram como gravar qualquer padrão magnético em nanofios - gravar diferentes padrões magnéticos significa que os sistemas de armazenamento, como os discos rígidos, podem não ficar mais limitados a 0 ou 1.

Mais do que isso, a equipe demonstrou que sua técnica funciona como base para processadores neuromórficos, um hardware que funciona de forma mais parecida com o cérebro humano, e para as redes neurais artificiais.

Redes neurais em hardware

A novidade consiste no aproveitamento de estados magnéticos exóticos, como o ponto onde três pólos sul se encontram. Essa junção representa um sistema complexo, que pode ser usado para emular muitos sistemas complexos encontrados na natureza, como a forma como nossos cérebros processam informações.

Sistemas de computação projetados para processar informações como o cérebro são conhecidos como redes neurais artificiais. Já existem poderosas redes neurais baseadas em software, mas o interesse maior tem sido sua criação em hardware, com ganhos de eficiência incalculáveis.

"Com este novo método de escrita, nós abrimos a possibilidade de treinar esses nanofios magnéticos para que eles resolvam problemas úteis. Se tivermos sucesso, isso trará as redes neurais em hardware mais próximas da realidade," disse Gartside.

Além das aplicações em computação, o método pode ser usado para estudar aspectos fundamentais dos sistemas complexos, criando estados magnéticos que estão longe de serem ótimos - como três polos iguais juntos - e ver como o sistema responde.

A demonstração ainda é complicada do ponto de vista prático, dependendo da ponta de um microscópio de força atômica, mas não há em tese nada que impeça a automação do processo, como se fosse a cabeça magnética de um disco rígido.

Bibliografia:

Realization of ground state in artificial kagome spin ice via topological defect-driven magnetic writing
Jack C. Gartside, Daan M. Arroo, David M. Burn, Victoria L. Bemmer, Andy Moskalenko, Lesley F. Cohen, Will R. Branford
Nature Nanotechnology
DOI: 10.1038/s41565-017-0002-1




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