Um novo tipo de computador da Microsoft é projetado para resolver problemas computacionais à velocidade da luz. Os testes iniciais com tarefas de ambiente bancário têm sido promissores.
Por Martin Bayer
A Microsoft juntou-se a investigadores do Research Lab em Cambridge, Reino Unido, para desenvolver a Analog Iterative Machine (AIM). O computador ótico, ao contrário dos computadores binários típicos, usa diferentes intensidades de luz para fazer cálculos diretamente no local onde está armazenada a informação.
Os programadores descrevem o AIM como um computador ótico analógico que usa fótons e elétrons para processar dados com valores contínuos. A arquitetura é completamente diferente da dos computadores digitais, que usam transístores para processar dados binários. A equipa do Research Lab espera que as versões avançadas do AIM superem a velocidade dos computadores binários em cem vezes.
O AIM foi projetado para resolver problemas difíceis de otimização. Especialmente quando o número de variáveis aumenta, os computadores digitais atingem os seus limites e lutam para resolver estes problemas de forma atempada, eficiente em termos energéticos e económicos. Isso se deve ao fato de que o número de combinações possíveis aumenta exponencialmente com o tamanho do problema, os pesquisadores descrevem a situação inicial.
Como exemplo, citam um caixeiro-viajante que quer encontrar a rota mais eficiente nos seus trajetos por diferentes cidades antes de retornar ao seu ponto de partida. Existem doze rotas possíveis em cinco cidades, mas já em 61 cidades o número de rotas excede o dos átomos no universo.
Computação com fótons
Embora o AIM ainda seja um projeto de investigação, espera-se que os primeiros resultados sejam promissores. A equipa reuniu recentemente o primeiro hardware opto-electrónico do mundo para problemas de otimização mistos – contínuos e binários, escreve Hitesh Ballani, investigador da Microsoft em Cambridge, num blogue. Todos os componentes cabem em um pequeno sistema de rack. Além disso, as tecnologias utilizadas já estão amplamente difundidas. Isto simplificou o desenvolvimento e a construção do novo tipo de computador, de acordo com o investigador.
O vetor é representado por uma matriz de fontes de luz, a matriz é incorporada na matriz do modulador (representada em tons de cinza) e o resultado é coletado no sensor da câmera.
A calculadora de luz funciona com fótons. Segundo Ballani, estes não se influenciam mutuamente, mas interagem com a matéria através da qual se propagam. Isso permite operações lineares, como adição e multiplicação, que formam a base para aplicações de otimização.
Se, por exemplo, a luz cair sobre o sensor da câmera de um smartphone, esta adiciona os fótons recebidos e gera a quantidade correspondente de eletricidade. De acordo com Ballani, a transmissão de dados via cabos de fibra ótica, que conecta residências e empresas à Internet, também se baseia na codificação de zeros e uns pela luz, controlando programaticamente a sua intensidade.
Existem problemas de otimização em muitas indústrias
“A computação ótica analógica é o processo de construção de um sistema físico a partir de uma combinação de tecnologias analógicas, óticas e eletrónicas. É controlado por equações que captam os cálculos necessários”, explica o investigador da Microsoft. Isto poderia ser muito eficiente para certos tipos de aplicações onde as operações lineares e não lineares dominam. A equipa desenvolveu um algoritmo cuja tarefa principal é realizar centenas de milhares ou mesmo milhões de multiplicações vetoriais matriciais – os vetores representam as variáveis do problema cujos valores precisam de ser determinados, enquanto a própria matriz codifica o problema.
