Um grupo de pesquisadores no Japão desenvolveu um novo tipo de processador conhecido como PAXEL, um dispositivo que pode potencialmente contornar a Lei de Moore e aumentar a velocidade e eficiência da computação. PAXEL, que significa acelerador fotônico, é colocado na parte frontal de um computador digital e otimizado para executar funções específicas, mas com menos consumo de energia do que o necessário para dispositivos totalmente eletrônicos.

Os transistores de efeito de campo semicondutores de óxido metálico são a base para a maioria dos circuitos eletrônicos integrados, mas eles são limitados pela Lei de Moore, que diz que o número de chips de microprocessador em um único circuito eletrônico dobrará a cada dois anos. Existe um limite inerente para isso, no entanto, com base na maneira como o tamanho dos chips do microprocessador se relaciona com a natureza mecânica quântica dos elétrons.

É possível superar parcialmente o problema da Lei de Moore usando processamento paralelo, em que vários processadores realizam cálculos simultâneos. Essa abordagem não funciona para todos os aplicativos, Contudo.

Em um jornal em APL Photonics , da AIP Publishing, os pesquisadores analisaram outra técnica para usar luz para a etapa de transporte de dados em circuitos integrados, já que os fótons não estão sujeitos à Lei de Moore. Em vez de circuitos eletrônicos integrados, muitos dos novos desenvolvimentos agora envolvem circuitos integrados fotônicos (PICs). O acelerador PAXEL adota essa abordagem e usa nanofotônicos com eficiência de energia, que são PICs muito pequenos.

Nanofotônica, como aqueles usados ​​no PAXEL, operam na velocidade da luz e podem realizar cálculos de forma analógica, com dados mapeados em níveis de intensidade de luz. Multiplicações ou adições são então realizadas variando a intensidade da luz. Os pesquisadores consideraram diferentes arquiteturas PAXEL para uma variedade de usos, incluindo redes neurais artificiais, computação de reservatório, lógica de passagem, tomada de decisão e sensoriamento comprimido.

Uma aplicação particularmente interessante do PAXEL é a chamada computação de névoa. É como a computação em nuvem, mas usa recursos computacionais (servidores) próximos ao "solo" onde ocorre o evento de origem. Um PAXEL compacto conectado a um tablet ou outro dispositivo portátil pode detectar sinais e transmitir as informações por meio de um link sem fio 5G para recursos de computação de névoa próximos para análise de dados.

As aplicações desta nova tecnologia são esperadas em uma ampla gama de áreas, incluindo testes de ponto de atendimento médico e veterinário, diagnósticos, teste de drogas e alimentos, e biodefesa. À medida que mais aparelhos domésticos e empresariais são conectados pela web, melhor capacidade de computação, incluindo transporte de dados com maior eficiência energética, será preciso. Espera-se que avanços como o PAXEL ajudem a atender a essas necessidades.