Processador de luz fabricado por impressora 3D

Redação do Site Inovação Tecnológica - 15/01/2021

Princípio de funcionamento e foto (detalhe) do protótipo.
[Imagem: UCLA Engineering]

Processador para tarefas específicas

A verdadeira torrente de processadores que funcionam com luz, em vez de eletricidade, demonstrados nas últimas semanas, mostra que ainda é difícil determinar qual tecnologia sairá vencedora.

O caminho para a integração - colocar tudo dentro de um chip - parece certo, mas há protótipos de neuroprocessadores voltados para inteligência artificial de todos os tipos.

Contudo, nenhum parece tão curioso e aparentemente tão simples quanto o "processador fotônico" construído por Muhammed Veli e seus colegas da Universidade da Califórnia de Los Angeles, nos EUA.

É importante notar que aqui não se trata de um processador multifunção, como nos casos recentemente apresentados - de fato, cada "processador" é construído para executar uma tarefa específica, mas com a vantagem de resolver o problema na velocidade da luz.

Discos fotônicos

Para manipular as informações contidas nos pulsos de luz, Veli usou uma rede de discos colocados em sequência. Cada disco é cuidadosamente projetado para lidar com os pulsos de luz de uma determinada maneira.

Depois que cada disco é projetado por um programa de inteligência artificial, rodando em um computador comum, eles são rapidamente construídos em uma impressora 3D.

Basta então colocá-los na sequência correta - ou empilhá-los - para formar uma rede óptica que é capaz de realizar várias tarefas computacionais, usando as ondas e a difração da luz.

A resposta da computação sai do outro lado, na forma de pulsos de luz na frequência de terahertz.

Cada camada é projetada para realizar uma operação específica no pulso de luz, que sai do "processador" com a resposta pronta.
[Imagem: Muhammed Veli et al. - 10.1038/s41467-020-20268-z]

Redes ópticas difrativas

Segundo a equipe, esta estrutura pode ser aplicada a outras partes do espectro eletromagnético, para moldar pulsos ópticos, o que pode ter amplas aplicações, como em imagens ultrarrápidas, espectroscopia e telecomunicações ópticas.

Redes ópticas difrativas abrem uma infinidade de novas oportunidades de design, especialmente na parte terahertz do espectro, onde os dispositivos e componentes existentes têm algumas limitações importantes.

"Na interseção do aprendizado de máquina com a óptica, as redes difrativas mesclam a óptica de onda com o aprendizado profundo para projetar elementos para tarefas específicas para realizar de forma totalmente óptica várias tarefas, como classificação de objetos e visão de máquina," escreveu a equipe.

Este é um melhoramento do trabalho anterior da equipe, que trabalha há alguns anos com redes neurais sem nenhum componente eletrônico.

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