Bits probabilísticos poderão estender a Lei de Moore

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/03/2005

Bits probabilísticos

Em meados do ano passado, o Dr. Krishna Palem, do Instituto Tecnológico da Geórgia, Estados Unidos, causou um verdadeiro furor na indústria de semicondutores quando anunciou que "bits probabilísticos" - uma espécie de "bit indeciso", que pode ser 0 ou, talvez, ser 1 - podem resultar em chips que consomem até 1000 vezes menos energia. (veja a reportagem "Bits probabilísticos" poderão ser a base de uma nova revolução na computação.)

Naquele momento ele ainda estava se baseando em modelos matemáticos e simulações. Mas agora ele acaba de anunciar que construiu o seu primeiro chip real, que funciona com base nos bits probabilísticos - já apelidados de Pbits - e confirmou seus cálculos: o novo chip consome mesmo muito menos energia. O seu protótipo, ainda não otimizado e sem contar com a última palavra em processo industrial, consome 100 vezes menos energia do que um chip convencional.

Um Pbit é armazenado da mesma forma que um bit normal, em uma célula de memória. Mas há uma diferença substancial na sua utilização: ao mandar gravar um Pbit, um programa não terá certeza absoluta de encontrá-lo com aquele valor - tudo depende de uma probabilidade. Os chips atuais gastam enormes quantidades de energia para se certificar de que o valor esperado do bit vai realmente estar lá.

"Nosso modelo de Pbit está agora sustentado em medições feitas em um circuito CMOS probabilístico, que nós batizamos de PCMOS," afirmou o Dr. Palem. "Nosso chip tira proveito do ruído na faixa de 0,25 micra e utiliza a probabilidade para alcançar grande economia de energia. Ruído e economia de energia estão se tornando cada vez mais importantes à medida em que os semicondutores atingem a escala nanométrica."

Aproveitando os ruídos

O ruído, ou interferência, é uma espécie de energia estática produzida no interior do próprio chip, o que é um problema no projeto dos chips tradicionais. Mas, ao invés de tentar contorná-lo, o chip probabilístico tira proveito do ruído, utilizando-o como uma fonte geradora de números aleatórios, necessários para seus cálculos de probabilidade - sem gastar nenhuma energia adicional, como seria necessário no caso da necessidade de se projetar um circuito específico para essa função.

Agora os pesquisadores planejam construir um chip padrão, que possa ser encadeado para utilização em redes neurais e sistemas de reconhecimento de voz. O Dr. Palem afirma que esta nova etapa deverá consumir cerca de um ano de pesquisas.

Chip probabilístico

Um chip probabilístico poderá ter grande utilidade em campos como robótica, processamento de linguagem, mineração de dados, processamento de sinais, enfim, em qualquer aplicação que lide com situações que possuem uma característica de probabilidade intrínseca. Como o chip deverá consumir pouquíssima energia, ele poderá ser útil também em aparelhos de surdez e implantes óticos.

"Eu acredito que a pesquisa do Dr. Palem é altamente promissora para a indústria e nós aguardamos com expectativa a passagem desse trabalho da pesquisa para o desenvolvimento," afirmou Shekhar Borkar, diretor do laboratório de pesquisa de microprocessadores da Intel.