Engenheiros do MIT transformam calor residual em potência de computação com novas estruturas de silício

Os engenheiros do MIT transformaram um incômodo eletrônico comum - o calor residual - em um recurso computacional. Em um estudo publicado na revista Physical Review Applied, os pesquisadores revelaram estruturas microscópicas de silício capazes de realizar cálculos matemáticos usando calor em vez de eletricidade.

A equipe de pesquisa, composta pelo estudante de graduação Caio Silva e pelo cientista pesquisador Giuseppe Romano, utilizou uma técnica chamada design inverso para criar essas estruturas. Ao alimentar um sistema de software com a funcionalidade desejada, os algoritmos geraram geometrias de silício complexas e cheias de poros, aproximadamente do tamanho de uma partícula de poeira. Essas estruturas orientam o fluxo de calor para realizar a multiplicação de vetores de matriz - a matemática fundamental por trás dos modelos de aprendizado de máquina, como os modelos de linguagem grande (LLMs) - com mais de 99% de precisão nas simulações.

Na maioria das vezes, quando o senhor realiza cálculos em um dispositivo eletrônico, o calor é o produto residual. O senhor geralmente quer se livrar do máximo de calor possível. Mas aqui, adotamos a abordagem oposta, usando o calor como uma forma de informação em si e mostrando que a computação com calor é possível. - Caio Silva, principal autor do artigo.

Para superar a limitação física de que o calor só flui do quente para o frio, a equipe dividiu as matrizes-alvo em componentes positivos e negativos, processando-os por meio de estruturas separadas. Eles também ajustaram a espessura do silício para controlar a condução de calor com mais precisão.

Embora a tecnologia enfrente obstáculos em relação à largura de banda e ao dimensionamento para tarefas complexas de aprendizagem profunda, ela tem potencial imediato no gerenciamento térmico. As estruturas poderiam detectar de forma autônoma o superaquecimento ou gradientes de temperatura em componentes eletrônicos sem a necessidade de energia externa ou sensores digitais. A equipe agora pretende desenvolver estruturas programáveis capazes de realizar operações sequenciais.