Oitenta anos se passaram desde que o ENIAC foi iniciado. Foi o primeiro computador de uso geral. Construído pelos pesquisadores da Penn J. Presper Weckert e John Mauchly. Funcionava com elétrons. Essa ainda é a base do seu laptop agora.
Mas os elétrons estão atingindo uma parede.
À medida que os modelos de IA aumentam, o hardware geme. Os elétrons carregam carga. Essa carga cria atrito, resistência e calor. Desperdiçamos energia combatendo a termodinâmica apenas para evitar que os chips derretam. As limitações são físicas, difíceis e imediatas.
Bo Zhen, físico da Penn, não está esperando por fãs melhores. Ele está olhando para a luz.
Fótons. Eles se movem rapidamente. Massa nula. Sem custo. Eles passam pelas fibras sem perder muita energia. Exceto que eles são péssimos em conversar um com o outro. Os fótons são fantasmas. Eles passam direto pelas portas lógicas que os computadores precisam para alternar e tomar decisões. Li He, coautor de um novo estudo, fala sem rodeios.
“Como eles são de carga neutra e têm massa de repouso zero… essa neutralidade significa que eles quase não interagem, o que os torna ruins na lógica de comutação de sinal.”
Então você tem os mensageiros mais rápidos, mas eles são inúteis para matemática. Ou assim parecia.
Fazendo a luz se comportar como matéria
A equipe de Zhen encontrou uma solução alternativa. Eles não forçaram os fótons a serem sociais. Eles os enxertaram em outra coisa.
Eles criaram excitons-polaritons em um semicondutor atomicamente fino. Metade luz, metade elétron. Uma quasipartícula. O resultado? Você mantém a velocidade da luz. Mas agora tem peso. Ele interage. Ele pode trocar sinais. Ele pode calcular.
A maioria dos chips fotônicos hoje está trapaceando. Eles usam luz para longo prazo, as partes de transferência de dados. Mas no momento em que atingem um passo não linear, como uma função de ativação em redes neurais, convertem o sinal novamente em eletricidade. Converter. Calcular. Converta novamente.
Esse vaivém é lento. Isso consome poder. Isso nega os benefícios.
A demonstração de Zhen pulou o intermediário. Comutação total de luz. O custo de energia? Quatro quatrilionésimos de joules. Isso é praticamente nada. Menos energia do que piscar um pequeno LED.
Chega de conversão
Se isso aumentar, as implicações serão confusas, mas promissoras. Os futuros chips de IA poderão consumir dados diretamente dos sensores das câmeras. Não é necessária tradução elétrica. Acenda, apague, resultado pronto.
Reduz a conta de energia para sistemas massivos de IA. Talvez. Se pudermos construir as coisas em escala. Também há rumores sobre o suporte a funções de computação quântica. Primeiros dias, obviamente.
Quem realmente recebe as fichas primeiro? Os laboratórios. Sempre os laboratórios.
O artigo, intitulado “Nanocavidade fortemente não linear…”, apareceu na Physical Review Letters em abril passado. Zhen ocupa o cargo de professor Jin K. Lee. Ele trabalhava com He, agora professor assistente na Montana State. Zhi Wang e Bumho Kim também ajudaram.
O dinheiro veio do Gabinete da Marinha e da Fundação Sloan. O trabalho existe agora. Os obstáculos de engenharia também.
Poderemos ficar sem luz em breve. Ou podemos simplesmente queimar mais rápido tentando forçar os elétrons a acompanhar. De qualquer forma, a corrente está mudando.
