Desde o nascimento da indústria de semicondutores, os chips de computador seguiram principalmente a mesma estrutura básica, onde as unidades de processamento e a memória que armazena as informações a serem processadas são armazenadas discretamente. Embora essa estrutura tenha permitido projetos mais simples que foram capazes de escalar bem ao longo das décadas, ela criou o que é chamado de gargalo de von Neumann, onde é preciso tempo e energia para embaralhar continuamente os dados entre memória, processamento e qualquer outro processo. outros dispositivos dentro de um chip.
Uma equipe de cientistas da computação e engenheiros da IBM Research pretende mudar isso, inspirando-se na forma como o cérebro computa. A equipe está desenvolvendo um chip de computador inspirado no cérebro, chamado NorthPole, que poderia turbinar a inteligência artificial (IA), trabalhando mais rápido com muito menos energia.
Seu enorme chip processador NorthPole elimina a necessidade de acesso frequente à memória externa, permitindo executar tarefas como reconhecimento de imagem mais rapidamente do que as arquiteturas existentes, consumindo muito menos energia.
O protótipo do chip NorthPole foi fabricado com um processo de nó de 12 nm e continha 22 bilhões de transistores em 800 milímetros quadrados. Possui 256 núcleos e pode realizar 2.048 operações por núcleo por ciclo com precisão de 8 bits, com potencial para dobrar e quadruplicar o número de operações com precisão de 4 e 2 bits, respectivamente.
De acordo com a IBM, o NorthPole é 25 vezes mais eficiente em termos energéticos e até 22 vezes mais rápido do que qualquer outro chip. O dispositivo também não precisa de sistemas volumosos de refrigeração líquida para funcionar – ventiladores e dissipadores de calor são mais que suficientes – o que significa que ele pode ser implantado em espaços bastante pequenos.
Embora a pesquisa sobre o chip NorthPole ainda esteja em andamento, sua estrutura se presta a casos de uso de IA emergentes, bem como a casos mais bem estabelecidos. Nos testes, a equipe NorthPole se concentrou principalmente em usos relacionados à visão computacional. Algumas das principais aplicações em consideração são segmentação de imagens e classificação de vídeo, processamento de linguagem natural e reconhecimento de fala.
No entanto, mesmo os 224 megabytes de RAM do NorthPole não são suficientes para grandes modelos de linguagem, como os usados pelo chatbot ChatGPT, que ocupam vários milhares de megabytes de dados. Além disso, o chip pode executar apenas redes neurais pré-programadas que precisam ser “treinadas” antecipadamente em uma máquina separada.
Mas os pesquisadores dizem que a arquitetura NorthPole pode ser útil em aplicações de velocidade crítica, como veículos autônomos, robótica, assistentes digitais ou computação espacial. Além disso, dizem que o Pólo Norte poderia permitir satélites que monitorizem a agricultura e gerenciem as populações de vida selvagem, monitorizem veículos e mercadorias para estradas mais seguras e menos congestionadas, operem robôs com segurança e detectem ameaças cibernéticas para empresas mais seguras.
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