Série Especial - O Mundo do Futuro, hoje (03): Computação & Fotônica

Se as demais notícias desta série já nos deixam alvoroçados, essa aqui é de cair o queixo, os dentes e até alguns neurônios mais desavisados. Em 2009, eu noticiei sobre os novos servidores da IBM, a serem lançados em 2011 e que atingiam a espantosa marca de petaflops. Para quem não sabe, um petaflop corresponde a um quatrilhão de bits processados por segundo! A bola da vez, o Sequoia, atinge 25 petaflops/s.

Mas agora chega-nos a informação alvissareira de que uma nova barreira, a dos exaflops (que estão na casa dos quintilhões de bits por segundo) está sendo quebrada e servidores ainda mais titânicos se avizinham. Se com o Sequoia já dava para renderizar um mundo virtual no estilo Matrix em tempo real, o que não farão as novas traquitanas?

IBM usa avalanche de luz para trocar dados entre chips
Cientistas ligados à IBM anunciaram mais um passo significativo no sentido de substituir os sinais elétricos que trafegam através de fios de cobre entre os chips de computador, por circuitos de silício que se comunicam usando pulsos de luz.

O dispositivo, chamado de célula nanofotônica de avalanche, é o mais rápido de seu tipo e poderá viabilizar avanços em computação que resultarão tanto em maior velocidade dos computadores quanto em um uso mais eficiente da energia.

A célula nanofotônica explora o "efeito avalanche" do germânio, um semicondutor usado na fabricação de processadores de computador. De forma parecida a uma avalanche de neve em uma encosta íngreme, um pulso de luz inicialmente libera apenas alguns poucos elétrons, que por sua vez liberam outros, e assim por diante, até que o sinal original seja amplificado várias vezes.

Os fotodetectores de avalanche fabricados até agora não eram capazes de detectar sinais ópticos em grande velocidade porque a avalanche se desenvolve muito lentamente.
A célula fotoelétrica de avalanche agora demonstrada pode receber sinais de informação óptica a 40Gbps (bilhões de bits por segundo) e, simultaneamente, amplificá-los por um fator de 10.

Além disso, o dispositivo funciona com uma tensão de alimentação de apenas 1,5V, 20 vezes menor do que os protótipos anteriores.

Como o efeito avalanche ocorre dentro de um espaço de apenas algumas dezenas de nanômetros, ele acontece muito rapidamente. A miniaturização significa também que o ruído da multiplicação é suprimido entre 50% a 70% com relação aos fotodetectores anteriores.

De acordo com o Dr. Solomon Assefa, principal autor da descoberta, esta melhoria dramática no desempenho foi resultado da manipulação das propriedades ópticas e elétricas na escala de apenas algumas dezenas de átomos para alcançar um desempenho bem além dos limites que se acreditava existirem. Esses dispositivos minúsculos são capazes de detectar pulsos de luz muito fracos e amplificá-los com largura de banda sem precedentes e adição mínima de ruídos indesejados.

O dispositivo da IBM é feito de silício e germânio, o material já largamente utilizado na produção de microprocessadores. Além disso, ele é feito com processos padronizados utilizados na fabricação de chips. Assim, milhares desses dispositivos podem ser construídos lado a lado com os transistores de silício de alta largura de banda dentro do chip de comunicações ópticas.

O fotodetector de efeito avalanche é a mais recente de uma série de realizações rumo ao desenvolvimento de um aparato de ferramentas nanofotônicas, necessárias para construir interconexões por luz dentro do chips e entre os vários chips.

Os progressos começaram em dezembro de 2005, quando os cientistas da IBM demonstraram uma forma de controlar a luz dentro do chip, permitindo a buferização de bytes de informações codificadas em pulsos ópticos.

Em dezembro de 2007, os cientistas da empresa anunciaram o desenvolvimento de um modulador óptico de silício ultra compacto, que converte sinais elétricos em pulsos de luz, um pré-requisito para permitir a troca de informações por luz dentro dos chips.

Em março de 2008, foi a vez de uma minúscula chave nanofotônica capaz de dirigir a troca de informações por luz dentro de chips de múltiplos núcleos, garantindo que as informações ópticas possam ser encaminhadas de forma eficiente.

Depois de vencer a barreira dos petaflops, os engenheiros agora já voltam suas miras para computadores mil vezes mais rápidos, criando uma futura geração de computadores de classe exaflop. Mas eles sabem que dificilmente atingirão esse nível sem incorporar a fotônica à eletrônica, incluindo os processadores de luz e eventualmente a plasmônica.

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São notícias como essa que me fazem sentir uma profunda tranquilidade em relação aos meus projetos, pois é incontestável que chegaremos lá muito em breve e com recursos maiores e mais eficientes do que prevíamos há bem pouco tempo.

Enfim, vamos caminhando e cantando e seguindo a canção!