Uma equipe de cientistas criou um chip que reproduz a estrutura organizacional do cérebro e seria capaz de alimentar um supercomputador utilizando um mínimo de energia.
O processador é formado por um milhão de unidades computacionais batizadas de neurônios. Cada um deles se conecta a outros 256.
No entanto, aplicações comerciais da inovação ainda devem levar anos, já que qualquer software para o novo sistema precisa ser escrito do zero.
O novo chip é o resultado de anos de cooperação entre cientistas, coordenados pela empresa IBM, e foi apresentado na revista científica Science.
“O trabalho cumulativo é de mais de 200 anos-pessoa”, afirmou à BBC Dharmendra Modha, que liderou o grupo.
Ele classificou o chip TrueNorth como uma “máquina para uma nova era”.
Década de 40
A forma convencional de programação, binária, usada desde a década de 40, utiliza zeros e uns, e é a base de todos os atuais processadores.
Nesta arquitetura, o processamento de dados e a memória funcionam em unidades separadas.
No TrueNorth, no entanto, as operações matemáticas são interconectadas, o que lhe permite trabalhar muito mais dados ao mesmo tempo.
“Nosso chip integra computação, comunicação e memória”, disse Modha.
A computação “neuromórfica” do TrueNorth acontece através de redes formadas por unidades chamadas “spikes” ou impulsos.
Por isso, a programação para este tipo de arquitetura precisará ser desenvolvida do zero.
“Já está claro que a forma de processamento convencional encontra dificuldades para determinadas tarefas”, afirmou Sophie Wilson, engenheira de computação da Academia Real de Engenharia e da Sociedade Real britânica.
‘Centros neurosinápticos’
“O Google Images, por exemplo, se sai muito bem no reconhecimento de imagens de gatos, mas para isso utiliza enormes matrizes de computadores.”
A estrutura fundamental do TrueNorth são os “centros neurosinápticos” de 256 neurônios cada, criado pela IBM em 2011.
Modha e sua equipe conseguiram instalar uma rede de 64 por 64 desses centros em um único chip, proporcionando um total de um milhão de neurônios.
Já que cada um desses neurônios é conectado a outros 256, mais de 256 milhões de “sinapses” são possíveis.
A complexidade da estrutura é impressionante para um objeto criado pelo homem e que tem apenas 3cm de largura.
Mesmo assim, ainda é extremamente simples em comparação com o cérebro. Cada neurônio biológico recebe e envia algo em torno de 10 mil conexões.
Por outro lado, o chip é “infinitamente ampliável”, afirma Modha. Dessa forma, podem ser interconectados montando sistemas cada vez mais poderosos.
“Isso não leva a melhoras de 10% a 15%. Estamos falando de ordens e mais ordens de magnitude.”
Como demonstração do potencial do TrueNorth, a equipe de Modha o programou para realizar uma “jogada de efeito” visual.
Aplicações possíveis
Analisando em tempo real um vídeo filmado de uma torre na universidade americana de Stanford, um único chip identificou quais pixels representavam pedestres, ciclistas, carros, ônibus e caminhões.
Este tipo de tarefa é um dos pontos fortes do cérebro e é um dos pontos em que computadores tradicionais encontram grandes dificuldades.
Por isso, entre as muitas aplicações que o novo chip permite estão óculos que podem ajudar deficientes visuais nas ruas ou robôs na cena de um desastre a se locomoverem.
Mas há quem acredite que as vantagens do novo chip talvez estejam sendo um pouco exageradas.
Para Steve Furber, um engenheiro de computação da universidade de Manchester, na Grã-Bretanha, disse à BBC que o tempo vai dizer se a nova arquitetura terá a flexibilidade para ser usada para aplicações diferentes.
Furber, que atualmente trabalha em outro ambicioso projeto de simulação do cérebro chamado SpiNNaker.
No projeto, as conexões entre os “neurônios” são flexíveis, não fixas como no modelo da IBM.
Mas ele diz que a inovação da equipe de Modha é importante por sua capacidade de ampliação.
“É mais um passo em um programa de pesquisa que, suspeito, nem eles sabem onde vai chegar.”