A Inteligência Artificial se consolidou nos últimos anos como a tecnologia mais revolucionária do momento, impactando diversos setores da indústria, inclusive de Engenharia. A IA pode facilitar, por exemplo, análises de um grande volume de dados. Porém, esse processamento pode consumir muita energia. E, infelizmente, os sistemas computacionais de hoje (CPUs e GPUs) não estão preparados para essa transformação de mercado.

As empresas da área de tecnologia sabem que precisam resolver esse problema entre a quantidade de energia para movimentar dados, a lógica de processamento e memória, que faz aumentar seus custos operacionais. Algumas barreiras ainda limitam a eficiência e velocidade dos mecanismos. Neste contexto surgiu a proposta da nova arquitetura CRAM (Computational Random-Access Memory). Saiba mais no artigo a seguir do Engenharia 360!

O gargalo da computação tradicional

Antes de tudo, precisamos explicar que, nos computadores tradicionais, os dados são processados em uma unidade central de processamento e armazenados em memória separada; essa arquitetura é conhecida como von Neumann. Acontece que essa constante transferência de dados entre CPU e memória, como dissemos no começo deste texto, consome muita energia e tempo, limitando o desempenho dos sistemas, especialmente em tarefas intensas, como Learning Machine.

Nas últimas décadas, os engenheiros conseguiram criar novos projetos e aprimorar bastante as tecnologias de CPUs e GPUs. Porém, ao mesmo tempo, houve uma corrida paralela desenvolvendo as IAs. Depois do "boom" do seu lançamento, marcado pela apresentação do ChatGPT pela Open AI, os pesquisadores perceberam como as arquiteturas atuais são limitadas em sua capacidade para operar de forma sustentável em um cenário que exige muito aprendizado de máquina e processamento de dados em tempo real.

A revolução silenciosa da IA

Engenheiros da Universidade de Minnesota, nos Estados Unidos, desenvolveram uma arquitetura CRAM que promete revolucionar como sistemas de IA operam nos computadores, levando a uma redução no consumo de energia e ampliando as possibilidades de aplicação da própria tecnologia. Essa nova solução eliminaria a necessidade de mover os dados entre a memória e a unidade de processamento. Em vez disso, o processamento é realizado diretamente na matriz de memória, permitindo que os dados sejam processados inteiramente dentro da memória sem precisar sair dela.

A perspectiva é, então, uma redução expressiva no consumo de energia de computadores que utilizam IAs. Os especialistas garantem que a melhora seria de eficiência energética na ordem de 1.000 vezes em comparação com os métodos tradicionais. Em cenários mais avançados, a economia de energia pode chegar a impressionantes 2.500 vezes.

São benefícios relacionados à CRAM:

• Eficiência em termos de consumo de energia.
• Processamento de informações muito mais rápido.
• Possibilidade de construção de memórias com alta densidade de armazenamento.
• Menos chances de falhas que os sistemas tradicionais, com MTJs baseados em CRAM confiável.

O funcionamento da CRAM

Nessa nova abordagem computacional, com a CRAM, os dados são processados diretamente dentro da memória, proporcionando um ganho de velocidade e eficiência energética - é a superação da arquitetura de von Neumann. Para acionamento da CRAM a chave está em componentes de junções de túnel magnético ou MTJs. Trata-se de dispositivos nanoestruturados capazes de armazenar grande quantidade de informações e realizar operações lógicas, tudo num mesmo componente.

Vale destacar que os MTJs são componentes que utilizam o spin dos elétrons em vez de carga elétrica para armazenar dados. Por isso, essa tecnologia é considerada mais eficiente aos transistores tradicionais, sendo capaz de revolucionar a engenharia moderna. Resumindo, pela primeira vez será possível realizar operações complexas em IA sem transferir dados entre diferentes partes do sistema. Podemos estar diante de um novo capítulo da história da computação e Inteligência Artificial.

O futura Inteligência Artificial com a CRAM

O surgimento da CRAM na engenharia representa granes avanços no campo da computação. A tecnologia poderá permitir que os veículos autônomos processem informações em tempo real com maior precisão. Também proporcionar experiências de RV e RA mais imersivas e realistas. E, por fim, contribuir para o desenvolvimento de sistemas de IA com capacidades mais próximas às da inteligência humana.

A saber, neste momento, os engenheiros de Minnesota estão focados em adaptar seu projeto para a indústria de semicondutores, escalando a produção de novos hardwares. Depois disso, podemos esperar um impacto significativo em diversos setores, desde a tecnologia da informação até a robótica e a automação industrial.

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Fontes: Inovação Tecnológica.

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Eduardo Mikail

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