# data[].attributes.headline
Processador revolucionário reúne cálculo e memória no mesmo chip

# data[].attributes.subject
Processador revolucionário reúne cálculo e memória no mesmo chip

# data[].attributes.body
Lógica sobre memória

1º processador de computador que combina duas funções - operações lógicas e armazenamento de dados - em uma única arquitetura.

2º computação e armazenamento no mesmo chip - também conhecida como "arquitetura lógica-sobre-memória" - dispensa a troca de dados entre processador e memória, tornando os computadores mais rápidos e com menor consumo de eletricidade.

3º liderado por Guilherme Migliato Marega, engenheiro eletricista formado pela USP (Universidade de São Paulo), que atualmente trabalha na Escola Politécnica Federal de Lausanne.

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/11/2020
Lógica sobre memória
Um engenheiro brasileiro, atualmente trabalhando na Suíça, liderou uma equipe que desenvolveu um processador de computador que combina duas funções - operações lógicas e armazenamento de dados - em uma única arquitetura.

É um grande avanço para a eletrônica e para a informática, uma vez que a união de computação e armazenamento no mesmo chip - também conhecida como "arquitetura lógica-sobre-memória" - dispensa a troca de dados entre processador e memória, tornando os computadores mais rápidos e com menor consumo de eletricidade.

Essa junção também era longamente esperada por seu potencial impacto no processamento de algoritmos de inteligência artificial.

O avanço histórico foi liderado por Guilherme Migliato Marega, engenheiro eletricista formado pela USP (Universidade de São Paulo), que atualmente trabalha na Escola Politécnica Federal de Lausanne.
Molibdenita
Para quem duvidava que o grafeno estava sendo deixado para trás na corrida rumo a uma era pós-silício, o novo chip é feito de um outro material monocristalino (2D), a molibdenita (MoS ₂).

A molibdenita, um material que consiste em uma única camada com três átomos de espessura, é um excelente semicondutor e já é o componente mais pesquisado no campo da fotônica (processadores que funcionam com luz em vez de eletricidade) e da spintrônica (uma espécie de meio caminho entre a eletrônica e a computação quântica).
Processador e memória juntos
O novo processador lógica-sobre-memória é feito com transistores de efeito de campo (FET) de portas flutuantes (FGFETs).

A vantagem desses transistores é que eles podem reter cargas elétricas por longos períodos - é por isso que eles são usados em memórias flash para câmeras, celulares e computadores.

E as propriedades elétricas exclusivas da molibdenita tornam este semicondutor particularmente sensível a cargas armazenadas em FGFETs, o que permitiu a criação de circuitos que funcionam tanto como células de armazenamento de memória quanto como transistores programáveis.

Ao usar a molibdenita, a equipe conseguiu incorporar várias funções de processamento em um único circuito com memória e alterar ambos conforme desejado.

"Essa capacidade dos circuitos de realizar duas funções é semelhante à forma como o cérebro humano funciona, onde os neurônios estão envolvidos tanto no armazenamento de memórias quanto na realização de cálculos mentais," comparou o professor Andras Kis, coordenador da equipe.

"O projeto do nosso circuito tem várias vantagens: Ele pode reduzir a perda de energia associada à transferência de dados entre unidades de memória e processadores, diminuir a quantidade de tempo necessária para operações de computação e diminuir a quantidade de espaço necessária. Isso abre as portas para dispositivos menores, mais potentes e com maior eficiência energética," acrescentou Kis.

Embora ainda seja um protótipo, a equipe está entusiasmada com a capacidade de levar a nova arquitetura rumo aos aparelhos eletrônicos e computadores vendidos no mercado: " Fizemos nosso primeiro chip há dez anos à mão. Mas, desde então, desenvolvemos um processo de fabricação avançado que nos permite fazer 80 ou mais chips em uma única rodada, com propriedades bem controladas," disse Kis.
Bibliografia:

Artigo: Logic-in-memory based on an atomically thin semiconductor
Autores: Guilherme Migliato Marega, Yanfei Zhao, Ahmet Avsar, Zhenyu Wang, Mukesh Tripathi, Aleksandra Radenovic, Andras Kis
Revista: Nature
Vol.: 587, pages 72-77
DOI: 10.1038/s41586-020-2861-0

Mais tópicos

# data[].attributes.attachment_link.title
Processador revolucionário reúne cálculo e memória no mesmo chip

# data[].attributes.attachment_link.description
Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/11/2020 Lógica sobre memória Um engenheiro brasileiro, atualmente trabalhando na Suíça, liderou uma equipe que desenvolveu um processador de computador que combina duas funções - operações lógicas e armazenamento de dados - em uma única arquitetura.

# data[].attributes.body
Molibdenita

1º   o novo chip é feito de um outro material monocristalino (2D), a molibdenita (MoS₂).

2º A molibdenita, um material que consiste em uma única camada com três átomos de espessura, é um excelente semicondutor e já é o componente mais pesquisado no campo da fotônica (processadores que funcionam com luz em vez de eletricidade) e da spintrônica (uma espécie de meio caminho entre a eletrônica e a computação quântica).

Processador e memória juntos

1º propriedades elétricas exclusivas da molibdenita tornam este semicondutor particularmente sensível a cargas armazenadas em FGFETs, o que permitiu a criação de circuitos que funcionam tanto como células de armazenamento de memória quanto como transistores programáveis.

2º "Essa capacidade dos circuitos de realizar duas funções é semelhante à forma como o cérebro humano funciona, onde os neurônios estão envolvidos tanto no armazenamento de memórias quanto na realização de cálculos mentais," comparou o professor Andras Kis, coordenador da equipe

3º "O projeto do nosso circuito tem várias vantagens: Ele pode reduzir a perda de energia associada à transferência de dados entre unidades de memória e processadores, diminuir a quantidade de tempo necessária para operações de computação e diminuir a quantidade de espaço necessária. Isso abre as portas para dispositivos menores, mais potentes e com maior eficiência energética," acrescentou Kis.

4º Embora ainda seja um protótipo, a equipe está entusiasmada com a capacidade de levar a nova arquitetura rumo aos aparelhos eletrônicos e computadores vendidos no mercado: "Fizemos nosso primeiro chip há dez anos à mão. Mas, desde então, desenvolvemos um processo de fabricação avançado que nos permite fazer 80 ou mais chips em uma única rodada, com propriedades bem controladas," disse Kis.

# data[].attributes.headline
Computador líquido faz inteligência artificial com energia mínima

# data[].attributes.subject
Computador líquido faz inteligência artificial com energia mínima

# data[].attributes.body
OBS: Na computação de reservatórios, a informação se propaga como ondas na superfície de um líquido, daí o termo "reservatório". O eletrodo subaquático na ilustração retrata o eletrodo multiterminal real.

_________________________________________________________

Computação de reservatório
1º  inserir as informações nas redes neurais artificiais em tempo real, para que o modelo se altere dinamicamente e, assim, se adapte, sem que seja necessário recomeçar do zero em novas etapas de treinamento.

2º Essa vertente já fez demonstrações impressionantes, como adivinhar as palavras antes que você fale, e, também surpreendentemente, já foi demonstrada até mesmo em microprocessadores mecânicos.

# data[].attributes.attachment_link.title
Computador líquido faz inteligência artificial com energia mínima

# data[].attributes.attachment_link.description
É mais uma das estranhas demonstrações de um tipo de computação que promete diminuir o consumo de eletricidade.

# data[].attributes.body
1º sistemas dinâmicos não-lineares, de processos operando segundo a mecânica quântica até componentes ópticos de laser, têm sido aventados como reservatórios. Shaohua Kan e seus colegas optaram por explorar a condutância iônica de soluções eletroquímicas - em outras palavras, eles colocaram um líquido para fazer computação

2º "consiste em 90 pares de eletrodos planares com uma solução iônica lançada em sua superfície", explicou o professor Megumi Kasaya, da Universidade de Osaka.

3º Essa resposta na forma de uma tensão elétrica se deve tanto às correntes iônicas que passam pela solução, quanto à corrente eletroquímica. Essa relação entrada-saída é não-linear e reproduzível, o que a torna adequada para uso na computação de reservatórios.

# data[].attributes.body
Os pesquisadores usaram o aparelho para avaliar dois líquidos: Uma solução de polioxometalato e água deionizada.

O sistema apresentou uma "conexão antecipada" - ou alimentação avante - entre os nós, independentemente de qual amostra foi usada - a alimentação avante é o contrário do tradicional feedback, ou retroalimentação, referindo-se ao fato de que o sistema é gerido pela antecipação de seus próprios resultados.

"A solução de polioxometalato aumentou a diversidade da corrente de resposta, o que a torna boa para prever sinais periódicos," disse Kasaya. "Mas acontece que a água deionizada é melhor para resolver problemas não-lineares de segunda ordem."

demonstra seu potencial para tarefas mais complicadas, como reconhecimento de fontes manuscritas, reconhecimento de palavras isoladas e outras tarefas de classificação, escreveu a equipe.

Os pesquisadores acreditam que a transferência de prótons ou íons, com reações eletroquímicas mínimas de curta duração, tem o potencial para ser usada como um sistema computacional poderoso, de baixo custo e grande eficiência energética, economizando a eletricidade hoje gasta nos sistemas de inteligência artificial.

# data[].attributes.body
1º "grafeno magnético", uma estrutura cristalina prevista teoricamente nos anos 1950.

2º O grafeno tem incríveis propriedades mecânicas, elétricas, eletrônicas e ópticas, mas também é muito difícil lidar com ele puro, e mais ainda fabricá-lo em quantidades razoáveis sem contaminações, que diminuem ou mesmo eliminam essas propriedades. Um dos problemas é que as bordas do grafeno têm um formato de zigue-zague com as quais é muito difícil de lidar.

3º  Em 2017, uma equipe conseguiu construir um trianguleno átomo por átomo, mostrando que ele poderia ser estável, mas a técnica de manipulação atômica não é adequada para fabricação em larga escala.

# data[].attributes.attachment_link.title
Trianguleno, um nanocarbono magnético, é sintetizado depois de 70 anos

# data[].attributes.attachment_link.description
A descoberta promete dar um impulso para a tão esperada - e tão problemática - utilização do grafeno na eletrônica.

# data[].attributes.body
Ayala então usou essas junções Josephson supercondutoras para criar circuitos parametron, que por sua vez serviram como blocos de construção para um microprocessador de alto desempenho e que roda com um gasto mínimo de energia.

1º AQFP [parametron de fluxo quântico adiabático] é capaz de realizar computação de alta velocidade com eficiência energética e fizemos isso desenvolvendo e demonstrando com sucesso um microprocessador AQFP protótipo de 4 bits chamado MANA (Arquitetura Integrada Monolítica Adiabática), o primeiro microprocessador supercondutor adiabático do mundo

2º Ao contrário do que é comum em demonstrações tipo "primeiro do mundo", o processador é versátil, lidando com processamento e memória sem problemas.

3º Também mostramos em um chip separado que a parte de processamento de dados do microprocessador pode operar até uma frequência de clock de 2,5 GHz, o que o torna comparável às tecnologias de computação atuais. Esperamos inclusive um aumento para 5 a 10 GHz à medida que fazemos melhorias em nossa metodologia de projeto e configuração experimental," acrescentou Ayala.

# data[].attributes.headline
Primeiro processador supercondutor tem eficiência energética extremad

# data[].attributes.subject
Primeiro processador supercondutor tem eficiência energética extremad

# data[].attributes.body
Parametron

Pesquisadores da Universidade Nacional de Yokohama, no Japão, desenvolveram um microprocessador usando componentes supercondutores, que se mostraram cerca de 80 vezes mais eficientes em termos de energia do que os componentes semicondutores de última geração usados nos microprocessadores mais modernos.

1º componentes eletrônicos supercondutores são energeticamente mais eficientes, mas o balanço geral quase nunca é positivo, uma vez que se gasta muita energia para resfriar tudo - os supercondutores só funcionam em temperaturas criogênicas.

2º Christopher Ayala e seus colegas trabalharam com uma estrutura eletrônica digital supercondutora chamada "parametron de fluxo quântico adiabático".

3º O parametron, um elemento de circuito lógico inventado por Eiichi Goto, em 1954, é essencialmente um circuito ressonante com um elemento reativo não-linear que oscila na metade da frequência de acionamento - essa oscilação pode representar um dígito binário pela escolha entre duas fases, deslocadas em 180 graus uma da outra. Os parametrons foram usados nos primeiros computadores japoneses, mas foram abandonados com o desenvolvimento do transístor.

4º parametron de fluxo quântico é uma implementação do circuito usando junções Josephson, um arranjo no qual uma corrente elétrica flui indefinidamente - uma supercorrente - sem a necessidade da aplicação de uma tensão. O termo adiabático refere-se ao fato de que o circuito não troca calor com seu entorno.

# data[].attributes.body
1º O AQFP é um dispositivo eletrônico supercondutor, o que significa que precisamos de energia adicional para resfriar nossos chips da temperatura ambiente até 4,2 Kelvin [-268,95 ºC] para permitir que os AQFPs entrem no estado supercondutor. Mas, mesmo levando em consideração esse adicional de resfriamento, o AQFP ainda é cerca de 80 vezes mais eficiente em termos de energia quando comparado aos dispositivos eletrônicos semicondutores de última geração encontrados em chips de computador de alto desempenho disponíveis atualmente.

2º  além de construir microprocessadores, a equipe está interessada em examinar como os AQFPs podem ajudar em outras plataformas de computação, como na computação neuromórfica para inteligência artificial e na computação quântica.

# data[].attributes.body
Em vez de usar software para corrigir vulnerabilidades de códigos conforme elas são descobertas, o processador Morpheus inclui a segurança em seu hardware. A constante aleatorização dos recursos críticos do programa, em um processo chamado "churn" (agitação ou rotatividade), torna as vulnerabilidades virtualmente impossíveis de serem identificadas e exploradas.

1º a rotatividade dos dados e sua aleatorização feita pelo processador são transparentes para os desenvolvedores de software e os usuários finais. Isso porque o mecanismo se baseia na aleatorização de bits de dados conhecidos como "semântica indefinida", que se refere aos recantos e fendas obscuras da arquitetura de computação - por exemplo, a localização, formato e conteúdo do código de um programa é uma semântica indefinida.

2º A semântica indefinida faz parte do maquinário mais básico de um processador. Os programadores legítimos geralmente não interagem com ela, mas os hackers podem fazer engenharia reversa para descobrir vulnerabilidades e iniciar um ataque.

3º A taxa de "agitações" do chip pode ser ajustada para cima ou para baixo para encontrar o equilíbrio certo entre maximizar a segurança e minimizar o consumo de recursos. O professor Austin conta que a taxa de aleatorização de uma vez a cada 50 milissegundos foi escolhida para o processador de demonstração porque é milhares de vezes mais rápida do que as mais rápidas técnicas de hacking eletrônico, enquanto reduz o desempenho apenas em cerca de 1%. A arquitetura também inclui um detector de ataque que procura ameaças pendentes e aumenta a taxa de aleatorização se perceber que um ataque é iminente.

4º O chip de demonstração é um processador RISC-V - um design de chip comum, de código aberto, usado frequentemente para pesquisa. A equipe já está tentando comercializar a tecnologia.

# data[].attributes.headline
Processador anti-hacker pára ataque antes que ele comece

# data[].attributes.subject
Processador anti-hacker pára ataque antes que ele comece

# data[].attributes.body
Uma nova arquitetura de processador de computador desenvolvida na Universidade de Michigan, nos EUA, promete nada menos do que lançar as bases de um futuro no qual os computadores se defendem proativamente contra ameaças, tornando obsoleto o atual modelo de segurança de encontrar bugs e lançar atualizações.

1º  Morpheus, bloqueia possíveis ataques de hackers criptografando e reorganizando aleatoriamente bits chave de seu próprio código e de seus dados 20 vezes por segundo.

2º A abordagem atual de eliminar erros de segurança um por um é um jogo perdido. As pessoas estão constantemente escrevendo código e, tão logo há um novo código, haverá novos bugs e vulnerabilidades de segurança. Com o Morpheus, mesmo que um hacker encontre um bug, a informação necessária para explorá-lo desaparece 50 milissegundos depois. É talvez a coisa mais próxima de um sistema seguro à prova do que surgir no futuro," disse o professor Todd Austin.

# data[].attributes.attachment_link.title
Processador anti-hacker pára ataque antes que ele comece

# data[].attributes.attachment_link.description
Uma nova arquitetura de processador pode inaugurar um futuro em que os computadores se defendem proativamente contra ameaças.