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  • Motor de computação personalizável pelo usuário para tarefas de inteligência artificial

    Fig. 1:Densidade de integração aprimorada:Comparação na densidade de integração. Crédito:IEEE International Solid-State Circuits Conference

    Cientistas da Universidade de Osaka construíram um novo dispositivo de computação a partir de matrizes de portas programáveis ​​em campo (FPGA) que podem ser personalizadas pelo usuário para obter o máximo de eficiência em aplicações de inteligência artificial. Comparado com o hardware religável usado atualmente, o sistema aumenta a densidade do circuito por um fator de 12. Além disso, espera-se que reduza o uso de energia em 80%. Esse avanço pode levar a soluções de inteligência artificial (IA) flexíveis que fornecem desempenho aprimorado enquanto consomem muito menos eletricidade.

    A IA está se tornando parte da vida cotidiana de quase todos os consumidores. Aplicativos de smartphone para compartilhamento de carona, como o Uber, Filtros de spam do Gmail, e dispositivos de casa inteligente, como Siri e Nest, todos dependem de IA. Contudo, implementar esses algoritmos muitas vezes requer uma grande quantidade de capacidade de computação, o que significa grandes contas de eletricidade, bem como grandes pegadas de carbono. Os sistemas que poderiam ser reconectados para otimizar os circuitos do computador para cada tarefa, como o cérebro humano, forneceriam uma eficiência energética bastante aprimorada.

    Normalmente, pensamos em hardware, que inclui as portas lógicas físicas e transistores do processador de um computador, conforme fixado pelo fabricante. Contudo, As matrizes de portas programáveis ​​em campo são elementos lógicos especializados que podem ser reconectados em campo pelo usuário para aplicações lógicas personalizadas. A equipe de pesquisa usou "interruptores via" não voláteis que permanecem conectados até que o usuário decida reconfigurá-los. Usando novos métodos de nanofabricação, eles foram capazes de compactar 12 vezes mais elementos em um layout de "barra transversal" semelhante a uma grade. Ao reduzir a distância, os sinais eletrônicos precisam ser roteados, os aparelhos acabaram precisando de 80% menos energia.

    Fig. 2:Seção transversal de interconexão do FPGA via switch desenvolvido. Crédito:IEEE International Solid-State Circuits Conference

    "Nosso sistema baseado em matrizes de portas programáveis ​​em campo tem um ciclo de design muito rápido. Ele pode ser reprogramado diariamente, se desejado, para obter o máximo de poder de computação para cada nova aplicação de IA, “O primeiro autor, Masanori Hashimoto, diz. O uso de via-switches também elimina a necessidade da área de silício de programação que era necessária nos dispositivos FPGA anteriores.

    "Via-switch FPGA é adequado como uma plataforma de implementação de alto desempenho dos algoritmos de AI mais recentes, "diz o autor sênior Jaehoon Yu.

    O artigo, "Via-switch FPGA:implementação de CMOS de 65 nm e extensão de arquitetura para aplicações de IA, "foi publicado nos resumos técnicos da IEEE International Solid-State Circuits Conference 2020.


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