Michael Frank trabalha há mais de três décadas em um ramo tecnológico que parece coisa de ficção científica. Uma área que aparentemente busca algo impossível. E, no entanto, talvez não seja. Qual é o objetivo?
Fazer com que um chip consiga recuperar energia.
Os chips sempre fizeram exatamente o oposto. Eles consomem energia. Muita. Cada vez mais, especialmente agora que estamos imersos na era da inteligência artificial, que consome muita energia.
No entanto, Frank está imerso no desenvolvimento da chamada "computação reversível". Como explicam no IEEE Spectrum, no ano passado, Frank deixou seu trabalho como engenheiro científico no Sandia National Laboratories para se juntar a uma startup muito especial chamada Vaire Computing.
É lá que ele pretende tornar realidade o que já estimou em seus estudos: de acordo com suas pesquisas, a computação reversível poderia permitir uma eficiência energética 4.000 vezes superior à das opções alternativas.
Na Vaire, Frank e sua equipe estão trabalhando em um protótipo de chip que será fabricado no primeiro trimestre de 2025 e que, por enquanto, é pouco ambicioso. Mesmo assim, espera-se que, pela primeira vez, um chip consiga recuperar energia ao ser usado em um circuito aritmético.
Depois, em 2027, eles esperam ter um processador supereficiente projetado para inferência de inteligência artificial. A versão avançada desse chip, que teoricamente será 4.000 vezes mais eficiente que os atuais, demorará entre 10 e 15 anos para chegar, avisam seus criadores.
O que é a computação reversível
Em 1961, Rolf Landauer, engenheiro da IBM, descobriu que apagar um bit de informação em um computador tinha um custo energético e gerava calor. Para ele, havia uma solução: tentar realizar tarefas computacionais sem apagar informações.
Uma porta XOR tradicional não é reversível: não é possível recuperar as entradas apenas conhecendo a saída. Se for adicionada uma saída adicional, uma cópia de uma das entradas, ela se torna reversível. Assim, as duas saídas podem ser usadas para "desprocessar" a porta XOR e recuperar as entradas e, com elas, a energia utilizada no cálculo. Fonte: IEEE Spectrum.
Landauer deixou claro que isso parecia pouco prático, pois armazenar toda a informação acabaria preenchendo a memória com dados desnecessários.
Mais de uma década depois, Charles H. Bennett, físico e teórico da informação na IBM, descobriu uma solução. Em vez de armazenar resultados intermediários na memória, você poderia reverter o processo de computação, "desprocessá-lo", para armazenar apenas as entradas e saídas finais.
A ideia foi ganhando forma em ambientes acadêmicos e, nos anos 90, Frank acabou sendo um dos que se aprofundaram em suas promessas. O problema é que, ao desenvolver aquele conceito, perceberam que, embora a energia fosse recuperada no circuito, ela se perdia na fonte de alimentação externa.
A Vaire Computing foi fundada pela pesquisadora Hannah Earley e pelo empreendedor Rodolfo Rosini. Earley explicou ao TechCrunch como "quase 100% da energia usada por um chip acaba sendo dissipada como calor, então basicamente estamos desperdiçando-a. Mas, em um chip reversível, você nunca dissipa energia. Ele não permite que a energia se transforme em calor, e a recicla internamente".
Na Vaire, aparentemente conseguiram desenvolver uma solução com transistores CMOS tradicionais. Para isso, fazem uso do chamado "ressonador", um sistema que consegue recuperar a energia ao mudar um bit de 0 para 1, evitando que ele se transforme em calor e armazenando a maior parte dela no próprio transistor.
Essa ideia já foi explorada no passado, mas, na Vaire, parece que conseguiram integrar esse ressonador ao chip. Eles pretendem começar com um chip pouco ambicioso para, depois, trabalhar nesses chips para inferência de IA que, teoricamente, serão os que realmente mostrarão até onde se pode chegar com a computação reversível, também bem explicada na newsletter Exponential View.
Claro, uma coisa é prometer essas eficiências e outra bem diferente é alcançá-las. A proposta é muito interessante e, sem dúvida, poderia representar uma revolução que aceleraria o desenvolvimento de chips muito mais potentes e que não fossem tão vorazes em termos de consumo energético. Resta saber se conseguirão. Esperamos que sim.
Imagem | Wu Yi
Este texto foi traduzido/adaptado do site Xataka Espanha.
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