Tecnologia no Cotidiano

Como Os Processadores Neuromórficos Representam Uma Nova Abordagem Para A Computação

Os computadores entraram na era na qual eles são capazes de aprender com seus próprios erros – uma evolução com potencial de colocar o mundo digital de cabeça para baixo.

A primeira versão comercial do chip do novo tipo de computador está com lançamento previsto para este ano. Este novo chip permitirá não apenas a automatização de tarefas que requerem uma dose maciça de programação, como por exemplo a movimentação suave de um braço de robot, como também será capaz de tomar desvios e ser tolerante a erros, tornando expressões como “tela azul” ou “travamento da máquina” potencialmente obsoletas.

A nova abordagem computacional, já em uso por parte de algumas empresas de tecnologia, é baseada no sistema nervoso, especificamente no modo pelo qual os neurônios reagem a estímulos e se conectam para interpretar as informações recebidas. Esta abordagem permitirá aos computadores absorver novas informações enquanto realizam uma tarefa, ajustando o andamento da tarefa às mudanças recebidas por intermédio das informações captadas.

Nos próximos anos, esta abordagem tornará possível uma nova geração de sistemas de inteligência artificial que será capaz de perfazer algumas funções que os seres humanos realizam com facilidade: enxergar, falar, escutar, caminhar, manipular e controlar objetos. Isto trará consequências significativas para tarefas como reconhecimento facial e de fala, locomoção e planejamento, que ainda estão em seus estágios elementares e dependem fortemente da programação humana.

Estamos nos movendo de sistemas de engenharia computacional para algo com muitas das características da computação biológica, afirma Larry Smarr, um astrofísico que dirige o Instituto da Califórnia de Telecomunicações e Tecnologia da Informação, um dos muitos centros de pesquisa dedicados ao desenvolvimento deste novo tipo de circuitos de computador.

Atualmente, os computadores limitam-se a realizar aquilo para o qual foram programados. Para isto, utilizam-se, dentre outras coisas, algoritmos que funcionam como uma receita, ou seja, um conjunto de instruções passo-a-passo para a realização de cálculos.

Este paradigma está mudando rapidamente.

No ano passado, pesquisadores do Google desenvolveram um algoritmo de inteligência artificial conhecido como rede neural e capaz de realizar atividades de reconhecimento sem supervisão. A rede neural escaneou uma base de dados com 10 milhões de imagens, tendo sido capaz de se treinar sozinha para reconhecer imagens de gatos

Em junho passado, o Google informou que usou a rede neural para desenvolver um novo serviço de busca que auxiliará os usuários a encontrarem fotos específicas com um maior grau de precisão.

Segundo Kwabena Boahen, um cientista da computação que lidera um programa de pesquisa na Universidade de Stanford, a nova abordagem, utilizada tanto para software, como para hardware, está sendo impulsionada pela onda de novas descobertas a respeito do funcionamento do cérebro humano. Entretanto, segundo ele, isto também se constitui em uma limitação, pois os cientistas estão longe de chegar a uma compreensão completa do funcionamento do cérebro humano.

Até agora, a arquitetura dos computadores foi baseada nas ideias originadas pelo matemático John von Neumann, cerca de 65 anos atrás. Nesta arquitetura, os microprocessadores realizam operações seguindo instruções programadas que fazem uso de longas sequências de 1s e 0s, instruções estas armazenadas naquilo que se conhece por memória, localizada no próprio processador, em chips de armazenamento ou em discos magnéticos de maior capacidade. Os dados, como por exemplo as letras de um processador de texto, trafegam para fora e para dentro da memória de curto prazo do processador enquanto o computador realiza as ações programadas, sendo o resultado obtido movido para a sua memória principal.

Já os processadores da nova abordagem consistem de componentes eletrônicos que podem ser conectados segundo uma maneira que imita as sinapses biológicas. Exatamente por serem baseados em grandes grupos de elementos semelhantes a neurônios, estes processadores são conhecidos por neuromórficos, um termo atribuído pelo físico Carver Mead, que foi o pioneiro deste conceito ainda nos anos 80. Desse modo, os processadores não são “programados”- as conexões entre os circuitos são estabelecidas de acordo com as correlações nos dados que o processador já “aprendeu” e se alteram à medida em que em que os dados trafegam pelo chip. Isto gera um sinal que viaja para outros componentes e, como reação, causa a mudança da rede neural como um todo, programando as ações subsequentes de modo muito semelhante ao que ocorre nos seres humanos, cujas ações e pensamentos se alteram em função das informações recebidas.

Os novos computadores, que ainda são baseados em chips de silício, não irão substituir os atuais computadores e sim ampliar suas capacidades, pelo menos por enquanto. Há muitos que enxergam a nova geração de chips como coprocessadores, analogamente ao conceito já utilizado hoje em dia pela Apple em seus novos modelos de iPhone e iPad. Entretanto, se este conceito for transplantado para computadores centrais utilizando-se a nova arquitetura neuromórfica, muito provavelmente, poderemos observar ganhos significativos no poder dos sistemas atualmente em uso, tais como internet banking e vigilância, dentre outros.

Uma grande vantagem da nova abordagem é sua tolerância a falhas. Os computadores tradicionais são precisos, mas são incapazes de contornar a falha de um único transistor de seus circuitos. Com a arquitetura biológica, os algoritmos estarão em constante mudança, permitindo ao sistema se adaptar e contornar falhas para completar as tarefas.

Até o presente momento, a IBM e a Qualcomm, bem como a equipe de pesquisa em Stanford, já desenvolveram suas versões de processadores neuromórficos, sendo que a Qualcomm informou a previsão do lançamento de uma versão comercial para 2014, havendo a expectativa de sua utilização massiva para aprimoramento da nova arquitetura. Além disso, muitas universidades estão focadas nesta nova abordagem, como por exemplo o Centro para Cérebros, Mentes e Máquinas (Center for Brains, Minds and Machines), um núcleo de pesquisa baseado no MIT e que conta com a parceria das Universidades de Harvard e Cornell.

Por ora, nos resta aguardar para vermos o que esta nova abordagem nos trará, pois trata-se de um marco importante na evolução da tecnologia que ironicamente irá replicar a estrutura presente no ser humano para se aprimorar.

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