Investigadores do Instituto Politécnico de Milão apresentaram um protótipo que combina processamento e armazenamento de dados no mesmo chip e alcança eficiência energética até 5 000 vezes superior à de computadores digitais tradicionais. O dispositivo, baseado em computação analógica na memória, executa operações diretamente onde os dados estão guardados, eliminando o trânsito constante entre memória e processador.
Processador e memória na mesma matriz
O núcleo do protótipo é constituído por duas matrizes de 64 × 64 células, construídas com tecnologia SRAM reforçada por resistores programáveis. Cada interseção entre linha e coluna atua como uma célula de memória capaz de armazenar diferentes níveis de resistência, recurso que permite efetuar cálculos analógicos dentro do próprio bloco de armazenamento.
Além das matrizes resistivas, o chip incorpora amplificadores operacionais e conversores analógico-digitais, formando uma arquitetura completa para processar sinais sem recorrer a unidades lógicas externas. Esse desenho reduz a latência, diminui a área ocupada no silício e melhora a velocidade global do sistema.
Testes confirmam ganhos de energia e desempenho
Em ensaios laboratoriais, o processador demonstrou precisão comparável à de plataformas digitais convencionais ao mesmo tempo que consumiu muito menos energia e exibiu menor tempo de resposta. Os resultados indicam que a computação na memória pode tornar-se uma alternativa viável para tarefas que exigem alto débito de dados, como inteligência artificial, análise de grandes volumes de informação e comunicações sem fio de próxima geração.
Segundo a equipa italiana, o projeto valida em escala industrial um conceito investigado há vários anos: evitar que dados viajem repetidamente entre módulos de memória e unidades de processamento. Ao deslocar as operações para dentro da memória, o sistema reduz drasticamente o consumo energético associado à movimentação de informação e às operações lógicas.
Colaboração internacional impulsiona a pesquisa
O desenvolvimento envolveu docentes, pós-doutorandos e estudantes do Instituto Politécnico de Milão, da Universidade de Pequim e de parceiros industriais que contribuíram com experiência em design de circuitos. Piergiulio Mannocci, responsável pela construção do chip, destaca que a colaboração academia-indústria foi decisiva para transformar o conceito em hardware funcional.
Daniele Ielmini, membro da equipa de investigação, afirma que a tecnologia está pronta para avançar rumo a aplicações comerciais. O grupo já trabalha em ajustes que permitam integrar o processador em sistemas reais, com foco na redução dos custos energéticos de centros de dados e dispositivos de IA.
Computação analógica na memória: como funciona
A maioria dos computadores atuais utiliza processamento digital, em que dados são representados por zeros e uns, e executados em unidades de cálculo separadas. Na solução apresentada, os valores são convertidos em níveis analógicos de resistência dentro das células SRAM. Operações como multiplicação de matrizes — fundamentais em redes neurais — ocorrem simultaneamente em todas as linhas e colunas, atividade conhecida como processamento em paralelo massivo.
Imagem: Tecnologia & Inovação
Esse método tira partido da própria física dos componentes eletrónicos para efetuar somas ou médias sem instruções de software complexas. Consequentemente, o dispositivo poupa energia e aumenta a velocidade, pois várias operações são concluídas em um único ciclo de leitura.
Perspetivas de mercado e sustentabilidade
Com a crescente procura por modelos de inteligência artificial mais robustos, a pressão por eficiência energética tornou-se central. A computação na memória surge como resposta direta a esse desafio, oferecendo ganhos que podem reduzir as contas de eletricidade em centros de dados e prolongar a autonomia de equipamentos de bordo, como drones e veículos autónomos.
Embora ainda esteja em fase de protótipo, o processador italiano demonstra que a transição da investigação para a produção é viável. Os investigadores planeiam otimizar o processo de fabrico, aumentar a densidade das matrizes e explorar metodologias de empacotamento 3D para integrar múltiplas camadas de memória e lógica num único chip.
Próximos passos
A equipa pretende testar o dispositivo em tarefas de aprendizagem automática e inferência, comparando-o com aceleradores gráficos e circuitos específicos para IA já presentes no mercado. Outras linhas de investigação incluem a expansão da matriz para dimensões superiores e a adaptação da tecnologia a processos de fabrico mais avançados, de modo a reduzir custos e possibilitar produção em grande escala.
Se esses objetivos forem alcançados, a computação analógica na memória poderá tornar-se uma peça-chave para responder às necessidades de potência de cálculo da próxima década, contribuindo para sistemas mais compactos, rápidos e sustentáveis.
