Pesquisadores da Universidade Chinesa de Hong Kong desenvolveram um neurônio artificial baseado em laser que consegue processar informações um bilhão de vezes mais rápido do que um neurônio biológico. Esse avanço, publicado na revista científica Optica, tem o potencial de revolucionar a inteligência artificial (IA), computação avançada e sistemas de aprendizado de máquina, graças à sua velocidade e eficiência energética.
A inovação permite que o neurônio atinja uma velocidade de processamento de 10 GBaud, o que equivale a analisar 100 milhões de batimentos cardíacos ou 34,7 milhões de imagens manuscritas em apenas um segundo.
"Nosso neurônio graduado a laser supera as limitações de velocidade das versões fotônicas atuais e tem potencial para operar ainda mais rápido", explicou Chaoran Huang, líder da pesquisa.
Os neurônios fotônicos vêm sendo desenvolvidos como uma alternativa para melhorar a computação, mas apresentam limitações, como velocidade reduzida, perda de informações e necessidade de componentes adicionais. O novo neurônio graduado a laser elimina essas barreiras, sendo mais rápido e energeticamente eficiente.
A principal inovação está no método de injeção de sinais, que evita os atrasos comuns em neurônios de pico fotônico. Em vez de usar pulsos de entrada na seção de ganho do laser, os pesquisadores optaram por injetar sinais de radiofrequência na seção de absorção saturável do laser de ponto quântico. Isso permite um tempo de resposta ultrarrápido, tornando o sistema mais ágil e funcional.
"Com efeitos de memória poderosos e excelentes capacidades de processamento de informações, um único neurônio graduado a laser pode se comportar como uma pequena rede neural", afirma Huang.
Ou seja, mesmo sem redes complexas, esse neurônio pode fazer tarefas avançadas de aprendizado de máquina com altíssimo desempenho.
Para demonstrar o potencial da tecnologia, os pesquisadores a aplicaram em um sistema de computação de reservatório, um método usado para processar dados temporais em aplicações como reconhecimento de voz e previsão do tempo.
Os testes revelaram um desempenho excepcional em reconhecimento de padrões e previsão de sequências, destacando sua utilidade em aplicações críticas de IA. Por exemplo:
A pesquisa utilizou apenas um neurônio graduado a laser, mas os cientistas acreditam que a combinação de múltiplos neurônios em cascata pode ampliar ainda mais sua capacidade. Assim como bilhões de neurônios trabalham juntos no cérebro, esses sistemas podem criar redes neurais ultra-rápidas, capazes de transformar áreas como medicina, segurança, robótica e inteligência artificial autônoma.
"Estamos desenvolvendo uma arquitetura de computação de reservatório profundo que incorpora neurônios graduados a laser em cascata", revelou Huang.
Com esse avanço, a expectativa agora é que a tecnologia impulsione sistemas de IA mais eficientes e inteligentes, garantindo maior precisão e menor consumo de energia.
