Processador “cerebral” para a Internet das coisas

O TrueNorth é um dos últimos protótipos da IBM para processadores inspirados na forma como o cérebro humano funciona. Equivale a 256 milhões de sinapses.

TrueNorth_IBM (DR)_SyNAPSE_20140807_018A IBM revelou mais um passo em direcção ao seu objectivo ambicioso de criar um processador que funciona como um cérebro humano. Mostra agora um segundo chip ‒ o primeiro surgiu em 2011 ‒ mais avançado que imita a forma como o cérebro dos mamíferos funciona.

No futuro, poderá ser usado para suportar a Internet das coisas. “É um novo marco dos computadores inspirados no cérebro”, considera Dharmendra Modha, da cientista-chefe da IBM Research, focado na área.

Investigadores da Cornell Technology ajudaram a projectar o chip, apresentado esta semana na revista Science. E a Samsung fabricou o protótipo do chip usando um processo de litografia de 28 nanómetros.

“A nossa arquitectura foi concebida para se aproximar, em silício, da estrutura e funções do cérebro, sendo eficiente em termos de energia”, diz Modha. Uma vez comercializado, o chip poderá actuar como um sensor de baixo consumo de energia, numa variedade de dispositivos incorporados em sistemas e portáteis.

“Pode tornar-se o cérebro de silício para a Internet das coisas”, defende Modha. “Isso poderá transformar a experiência de mobilidade tal a como a conhecemos”.

O processador também pode ser implantado em grandes supercomputadores para aumentar a velocidade da aprendizagem de máquina e outras operações de computação baseadas em redes neuronais. O novo processador, com nome-código “TrueNorth”, tem 5,4 mil milhões de transístores tecidos sobre a placa do chip, numa rede 4,096 núcleos “neuro-sinápticos”, oferecendo o equivalente a 256 milhões de sinapses. O projecto de 2011, tinha cerca de 260 mil sinapses.

A IBM montou 16 desses chips juntos em quatro matrizes, de quatro por quatro, e o conjunto oferece o equivalente a 16 milhões de neurónios e 4 mil milhões de sinapses. Isso serviu para mostrar como o projecto poderá ganhar escala facilmente.

Trabalhando em conjunto, os núcleos conseguem fazer o reconhecimento de padrões diferenciados e têm outras capacidades de detecção.

O novo chip representa uma ruptura radical na concepção, face à arquitectura “von Neumann” usada hoje e com a qual os cálculos podem ser feitos rapidamente em série. Essa estrutura de chips aproxima-se da forma como o cérebro humano funciona, na medida em que cada “núcleo neurosnáptico” tem a sua própria memória (“sinapses”), um processador (“neurónio”) e um canal de comunicação (“axónios”), capazes de funcionar todos em conjunto face a eventos.

Trabalhando em conjunto, os núcleos conseguem fornecer reconhecimento de padrões diferenciados e outras capacidades de detecção, da mesma forma como o cérebro faz. Tal como este, o chip exige muito pouca energia: apenas 70mW durante o funcionamento normal, uma ordem de magnitude menor do que levaria os processadores normalizados a executar as mesmas operações.

Um computador no sensor 

Ao exigir tão pouca energia ‒ menos do que o exigido por um aparelho auditivo ‒ abre-se uma vasta gama de potenciais usos, especialmente em dispositivos com fontes de energia limitadas.

Por exemplo, um processador poderá ser incorporado num dispositivo móvel ou num sensor, onde poderia ser preparado para fazer o reconhecimento de objectos sobre fontes de dados auditivos, visuais ou multi-sensoriais. Isso é hoje uma tarefa computacionalmente intensiva que necessita de um servidor dedicado.

Essas tarefas poderão ser feitas facilmente num dispositivo remoto em si, eliminando a necessidade de transmitir vídeo para um centro de dados.
“O sensor torna-se o computador”, ilustra Modha.




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