Processador mecânico gasta menos energia que processador eletrônico

Redação do Site Inovação Tecnológica 

Este é o componente básico da computação mecânica: uma corrente elétrica de entrada o faz vibrar, e essa vibração gera outra corrente que aciona o próximo componente. [Imagem: KAUST]

Computação mecânica

Que tal substituir os transistores, as minúsculas chaves elétricas que são a base toda a eletrônica e computação, por minúsculas máquinas mecânicas?

Pois acaba de ser demonstrada uma tecnologia alternativa de computação baseada em vibrações mecânicas produzidas no interior de MEMS, ou sistemas microeletromecânicos, que são algumas das menores máquinas existentes hoje.

Para Saad Ilyas, Nizar Jaber e Mohammad Younis, da Universidade Rei Abdullah, na Arábia Saudita, portas lógicas construídas com esses mecanismos vibratórios podem se tornar uma alternativa viável para uma próxima geração de computadores eficientes e de baixa potência.

Segundo eles, esses interruptores mecânicos vibratórios podem ser conectados em cascata para realizar operações computacionais complexas, levando a computação significativamente mais longe do que as tecnologias atuais permitem.

"Os sistemas eletromecânicos oferecem uma grande vantagem em relação à tecnologia atual na medida em que são livres de fugas [de corrente]: isto é, ao contrário dos transistores elétricos, eles só consomem energia quando mudam de estado," explica Ilyas. "Eles também exigem menos portas por função de computação, resultando em menor complexidade, e podem ser fabricados com maiores densidades de integração - a previsão é que esses sistemas possam até mesmo ser reduzidos ao nível molecular."

Processadores mecânicos

A proposta é construir processadores que não sejam baseados em corrente elétrica - os transistores são chaves que ligam e desligam a corrente elétrica -, mas em vibrações mecânicas excitadas por entradas elétricas multifrequenciais.

Os MEMS foram estudados antes com vistas à execução de operações lógicas, como em processadores mecânicos capazes de resistir à radiação de um reator nuclear e na piezoeletrônica. Contudo, tem sido problemático criar um modo de operação que permita que as portas lógicas MEMS sejam conectadas em cascata para formar funções computacionais mais complexas e genéricas.

O trio saudita superou esse desafio com uma nova técnica para realizar operações lógicas usando MEMS com base na mistura de frequências, o que tem grande potencial para cascateamento.

"Nós usamos um sinal elétrico como entrada, o que faz com que uma viga de polímero vibre em uma certa frequência de ressonância," explicou Jaber. "Isso, por sua vez, gera uma corrente de movimento na forma de um sinal elétrico com a mesma frequência, que pode então ser conectado em cascata à entrada de outra porta lógica MEMS."

A equipe demonstrou várias operações lógicas em uma única frequência operacional, o que é um passo importante para o cascateamento. O próximo passo será tirar proveito da sua proposta multifrequencial, que será então a demonstração definitiva da computação mecânica baseada em ressonância.

Bibliografia:

MEMS Logic Using Mixed-Frequency Excitation
Saad Ilyas, Nizar Jaber, Mohammad I. Younis
Journal of Microelectromechanical systems
Vol.: 26, Issue: 5, Page(s): 1140 - 1146
DOI: 10.1109/JMEMS.2017.2712859