Nova forma de computação com luz não gasta energia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/06/2019

O material dentro do cubo forma padrões complexos que dão a resposta ao cálculo de forma direta. 
[Imagem: Hudson et al. - 10.1038/s41467-019-10166-4]

Computação com luz

Pesquisadores canadenses desenvolveram uma forma inusitada, e incrivelmente simples, de computação.

As entradas são fornecidas por meio de feixes padronizados de luz e sombra, conhecidos como bandas ou franjas, que são disparadas através de diferentes facetas de um cubo contendo um material plástico.

Para saber o resultado do cálculo é só ler as franjas de luz combinadas que emergem do outro lado do cubo.

Até agora, a equipe conseguiu usar seu novo processo de computação óptica para realizar operações simples de adição e subtração.

A computação é altamente localizada, não precisa de fonte de energia e opera completamente dentro do espectro da luz visível.

O material no cubo lê e reage "intuitivamente" à luz, de maneira similar ao que uma planta faz quando se volta para o Sol ou como um polvo muda a cor de sua pele para se adaptar ao ambiente.

"Estes são materiais autônomos que respondem a estímulos e realizam operações inteligentes. Estamos muito entusiasmados em poder fazer adição e subtração dessa maneira, e estamos pensando em maneiras de fazer outras funções computacionais," disse o professor Kalaichelvi Saravanamuttu, da Universidade McMaster.

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Visualização das franjas de luz emergindo das diversas faces do cubo. 
[Imagem: Hudson et al. - 10.1038/s41467-019-10166-4]

Objetos inteligentes

A técnica, inspirada nos sistemas biológicos naturais que ela relembra, representa uma forma completamente nova de computação, que, segundo a equipe, tem potencial para realizar funções complexas e úteis, e até outras ainda por serem imaginadas, possivelmente organizadas ao longo de estruturas de redes neurais.

A tecnologia se fundamenta em um ramo da química chamado dinâmica não-linear, e usa materiais projetados e fabricados para produzir reações específicas à luz - uma classe de materiais artificiais conhecidos como metamateriais.

O material artificial polimérico, de cor âmbar, é encapsulado dentro de um cubo de vidro mais ou menos do tamanho de um dado usado em um jogo de tabuleiro. O polímero começa como um líquido e se transforma em um gel em reação à luz.

O feixe de luz passa através do cubo, saindo pela face oposta em direção a uma câmera, que lê os resultados. Os resultados são produzidos conforme a luz é refratada pelo material dentro do cubo, cujos componentes se formam espontaneamente em milhares de filamentos que reagem aos padrões de luz para produzir um novo padrão dimensional que expressa o resultado.

Como o cálculo está incorporado no material, esta técnica de computação óptica não irá substituir os computadores atuais, mas poderá render objetos inteligentes que dão soluções instantâneas a problemas específicos.

"Não queremos competir com as tecnologias de computação existentes. Estamos tentando construir materiais com respostas mais inteligentes e sofisticadas," disse a pesquisadora Fariha Mahmood, coautora do trabalho.

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Bibliografia:

Artigo: A soft photopolymer cuboid that computes with binary strings of white light
Autores: Alexander D. Hudson, Matthew R. Ponte, Fariha Mahmood, Thomas Pena Ventura, Kalaichelvi Saravanamuttu
Revista: Nature Communications
Vol.: 10, Article number: 2310
DOI: 10.1038/s41467-019-10166-4

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