Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
IBM faz inteligência artificial com computação sem processador Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/10/2017 Protótipo do chip que faz computação usando apenas a memória. [Imagem: IBM] Computação em memória A "computação em memória" - ou "memória computacional" - é um conceito emergente que usa as propriedades físicas das memórias de computador para processar informações, além de armazená-las. Isso é bem diferente da computação atual, baseada na arquitetura von Neumann, o que inclui todos os computadores, celulares e demais aparelhos de informática, que precisam fazer os dados transitarem entre a memória e o processador, o que os torna mais lentos e menos eficientes em termos de energia. A IBM está anunciando agora que seus engenheiros conseguiram rodar um algoritmo de aprendizado de máquina sem supervisão em um milhão de células de memória de mudança de fase (PCM), uma tecnologia na qual a empresa vem trabalhando há vários anos - assim como a Intel e outras fabricantes de semicondutores. O programa de inteligência artificial rodou e encontrou correlações temporais em fluxos de dados desconhecidos, comprovando a efetividade da memória computacional. Os resultados foram aferidos em um computador comum. Em comparação com os computadores clássicos de ponta, os engenheiros calculam que esta tecnologia - ainda em fase de protótipo - produza ganhos de 200 vezes em velocidade de processamento e em eficiência energética, tornando a computação em memória altamente interessante tanto para sistemas de computação ultradensa, como nos centros de dados, e aplicações paralelas, como na inteligência artificial, como também para aparelhos de baixa potência, onde a duração das baterias é importante. Memórias que fazem cálculos A equipe usou células de memória PCM feitas de uma liga de telureto de antimônio e germânio, semicondutores que são empilhados de forma intercalada entre dois eletrodos. Quando uma corrente elétrica é aplicada ao material, ele se aquece, o que altera seu estado de amorfo (com um arranjo atômico desordenado) para cristalino (com uma configuração atômica ordenada) - esta é a mudança de fase que dá nome à tecnologia. Para fazer os cálculos, a corrente elétrica aplicada é dosada de acordo com o dado a ser processado. A memória responde com uma dinâmica de cristalização correspondente à corrente, de forma que o resultado da operação é expresso em seu estado de condutância final, determinado pelo processo de cristalização. Esquema do algoritmo de computação em memória. [Imagem: IBM] "Este é um passo importante em nossa pesquisa da física da inteligência artificial, que explora novos materiais de hardware, dispositivos e arquiteturas," disse Evangelos Eleftheriou, que recentemente ajudou a criar memórias com três bits por célula. "À medida que as leis de escalonamento da tecnologia CMOS se desintegram devido aos limites tecnológicos, é necessário um abandono radical da dicotomia processador-memória para contornar as limitações dos computadores atuais. Dada a simplicidade, alta velocidade e baixa energia de nossa abordagem de computação em memória, é notável que nossos resultados sejam tão parecidos com nossa abordagem clássica de referência executada em um computador von Neumann," finalizou Eleftheriou. Bibliografia: Temporal correlation detection using computational phase-change memory Abu Sebastian, Tomas Tuma, Nikolaos Papandreou, Manuel Le Gallo, Lukas Kull, Thomas Parnell, Evangelos Eleftheriou Nature Communications Vol.: 8, Article number: 1115 DOI: 10.1038/s41467-017-01481-9 Supercomputador eletrônico contra-ataca e empurra computador quântico Com informações da New Scientist - 24/10/2017 A IBM afirma que seu objetivo é construir um computador quântico que possa "explorar problemas práticos", como o cálculo de reações químicas.[Imagem: Kandala et al./Nature] Limites da computação clássica Quando a computação quântica parecia prestes a vencer por nocaute, a computação clássica demonstrou uma capacidade de revide que ninguém esperava. Engenheiros da IBM descobriram uma maneira de usar um supercomputador comum para simular um computador quântico com 56 qubits - uma tarefa que os especialistas consideravam impossível. Até agora era amplamente aceito que um computador clássico não poderia simular mais do que 49 qubits devido a limitações de memória - a memória necessária para simulações aumenta exponencialmente com cada qubit adicional. A demonstração empurra para bem mais longe o marco que estabeleceria a superioridade dos computadores quânticos sobre os computadores clássicos. Tabelas multidimensionais O mais próximo que alguém chegou de colocar à prova o limite teórico de 49 qubits foi uma simulação de 45 qubits feita recentemente no Instituto Federal Suíço de Tecnologia de Zurique, que precisou de 500 terabytes de memória. A nova simulação da IBM rodou os 56 qubits com apenas 4,5 terabytes. Isso foi possível graças a um truque matemático que permite fazer uma representação numérica mais compacta de diferentes arranjos de qubits, conhecidos como estados quânticos. Uma operação de computação quântica é tipicamente representada por uma tabela de números indicando o que deve ser feito a cada qubit para produzir um novo estado quântico. Em vez disso, Edwin Pednault e seus colegas usaram tensores, tabelas efetivamente multidimensionais ampliadas com eixos - além das tradicionais linhas e colunas. Graças aos eixos adicionais, muito mais informações podem ser empacotadas nos tensores, desde que se saiba como escrevê-las na linguagem dos tensores. Pednault descobriu uma maneira de fazer exatamente isso para as operações da computação quântica. Linha de chegada mais à frente Embora ainda não esteja claro se a técnica permitirá fazer simuladores quânticos com computadores clássicos, outros pesquisadores da área concordam que a eventual supremacia do hardware dos qubits sobre os processadores de transistores eletrônicos agora terá que ser decidida em um patamar bem superior. O Google havia anunciado que apresentaria um processador quântico de 49 qubits no final deste ano, batendo o conhecido "ex-limite teórico". Mesmo que consiga, contudo, isso agora não vai mais garantir a conquista da supremacia quântica. Bibliografia: Breaking the 49-Qubit Barrier in the Simulation of Quantum Circuits Edwin Pednault, John A. Gunnels, Giacomo Nannicini, Lior Horesh, Thomas Magerlein, Edgar Solomonik, Robert Wisnieff arXiv https://arxiv.org/abs/1710.05867 Processador ganha radiador e comunicação óptica integrados Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/10/2017 O radiador integrado deverá aumentar significativamente a velocidade dos processadores. [Imagem: Fraunhofer IZM] Chip com radiador Financiados pela IBM, engenheiros do Instituto Fraunhofer, na Alemanha, finalmente conseguiram ir buscar o calor dos chips de computador onde ele é gerado, lá no fundo dos processadores. Há muito tempo se tenta construir microcanais que possam refrigerar os chips de modo mais eficaz, mas ninguém havia conseguido fazer isto sem atrapalhar a construção do próprio chip. Hermann Oppermann e Jessika Kleff deixaram de lado o miolo do chip e construíram um sistema de microcanais que permite resfriar o processador por cima e por baixo. As estruturas hermeticamente seladas foram instaladas em uma camada do chip conhecida como interposer, uma espécie de espaçador que fica entre os núcleos processadores propriamente ditos e a placa de circuito impresso, sendo responsável por distribuir a fiação que permite que o processador se comunique com o restante da placa-mãe. O líquido refrigerante é então bombeado através dos microcanais dos trocadores de calor superior e inferior, retirando o calor do processador. A expectativa é que o aumento na eficiênciada refrigeração leve a um significativo aumento no desempenho dos processadores. "Quanto mais perto você chegar da fonte de calor, melhor você consegue limitar a temperatura ou aumentar a saída. Na computação de alto desempenho, em particular, as taxas de transferência de dados estão aumentando continuamente. Portanto, é importante ter um resfriamento efetivo para garantir uma maior taxa de clock. Os sistemas de refrigeração utilizados anteriormente não eram tão efetivos neste contexto. Agora, com este novo sistema de refrigeração, o desempenho pode ser significativamente aumentado," disse Oppermann. Dados transmitidos por fibra óptica Ao mexer no interposer, a melhoria na refrigeração não foi o único benefício alcançado. A equipe conseguiu inserir nessa camada, que mede poucos micrômetros de espessura, uma série de componentes eletrônicos e fotônicos. Os componentes eletrônicos foram usados para construir reguladores de tensão, que controlam a energia fornecida ao processador, enquanto a parte optoeletrônica converte sinais elétricos do processador em sinais de luz. Como resultado, quantidades de dados muito maiores podem ser transmitidas para dentro e para fora do processador com alta qualidade de sinal - as linhas de cobre atuais geram perdas de dados que aumentam com o aumento da taxa de transferência. "Combinando interposer, refrigeração, reguladores de tensão e tecnologia de interconexão óptica, alcançamos um novo nível de integração que permite [fabricar] circuitos menores com mais potência. Este é um passo importante na computação de alto desempenho, já que conseguimos velocidades de clock mais altas no mesmo espaço," completou Oppermann. Óculos solar tem lentes que geram energia Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/08/2017 O objetivo da equipe foi demonstrar a funcionalidade das células solares de plástico. [Imagem: Dominik Landerer et al. - 10.1002/ente.201700226] Célula solar orgânica Embora as expectativas em torno dos óculos inteligentes tenham amornado depois das decepções com o Google Glass, engenheiros alemães acreditam que o conceito ainda tem suas atrações. Para isso eles pegaram células solares orgânicas, que são flexíveis e transparentes, e recobriram as lentes dos óculos. A energia gerada mostrou-se suficiente para alimentar um microprocessador e duas pequenas telas gráficas. A equipe não dá destaque ao óculos solar em si, afirmando que a grande inovação é a incorporação das células solares orgânicas em dispositivos de uso cotidiano. "Nós trouxemos a energia solar para lugares onde outras tecnologias falharam," disse Alexander Colsmann, do Instituto de Tecnologia Karlsruher, na Alemanha. Óculos solar Dado o foco da pesquisa, os óculos solares não têm qualquer funcionalidade para realidade virtual, aumentada ou coisa parecida. Em vez disso, a energia coletada pelas células solares orgânicas é usada para medir e mostrar a intensidade da iluminação solar e a temperatura no ambiente na forma de gráficos de barra. O conjunto eletrônico todo tem 1,6 milímetro de espessura, pesa seis gramas e cabe inteiro no braço dos óculos. As duas lentes geram cerca de 400 miliwatts de energia. "Os óculos solares que desenvolvemos são um exemplo de como as células solares orgânicas podem ser empregadas em aplicações que não seriam viáveis com a energia fotovoltaica convencional," disse o pesquisador Dominik Landerer, acrescentando que essas células solares, baseadas em hidrocarbonetos, são dispositivos muito promissores devido à sua flexibilidade mecânica e à possibilidade de se adaptar sua cor, transparência, forma e tamanho à aplicação desejada. Bibliografia: Solar Glasses: A Case Study on Semitransparent Organic Solar Cells for Self-Powered, Smart Wearable Devices Dominik Landerer, Daniel Bahro, Holger Röhm, Manuel Koppitz, Adrian Mertens, Felix Manger, Fabian Denk, Michael Heidinger, Thomas Windmann, Alexander Colsmann Energy Technology DOI: 10.1002/ente.201700226 Chip híbrido leva a tecnologia para um novo patamar Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/08/2017 O chip híbrido é minúsculo, mas acomoda uma das tecnologias mais avançadas da atualidade: a hibridização entre eletrônica e fotônica. [Imagem: CUDOS/AINST] Chip híbrido Uma nova plataforma integrada, híbrida de eletrônica e fotônica, comprovou ser uma alternativa mais avançada aos circuitos integrados convencionais, que atualmente são fabricados pela indústria de semicondutores. Em um feito que vem sendo perseguido por equipes de todo o mundo, um grupo australiano demonstrou que, além de funcional, seu chip híbrido pode ser fabricado em massa, permitindo integrar a plataforma em equipamentos eletrônicos comuns. O novo dispositivo é minúsculo, medindo apenas 4 mm de comprimento, e pode ser integrado em aparelhos como celulares e computadores, afirmam Blair Morrison e Alvaro Casas Bedoya, da colaboração CUDOS (Centro para Dispositivos de Banda Ultralarga para Sistemas Ópticos), que reúne pesquisadores da Universidade de Sydney, Universidade Nacional Australiana e Universidade RMIT. Vidro calcogeneto Os circuitos integrados, mais conhecidos como chips, são compostos por um conjunto de circuitos eletrônicos construídos em um pequeno pedaço de material semicondutor, normalmente silício. Com funcionalidades e benefícios bem reconhecidos, contudo, o fato é que o silício tem suas limitações. Para superar essas limitações e melhorar o processamento de dados, os pesquisadores estão desenvolvendo circuitos ópticos feitos de um material conhecido como vidro calcogeneto, ou metais de transição dicalcogenetos, que englobam a família da molibdenita. Esse tipo especial de vidro já está sendo usado em redes de telecomunicações ultrarrápidas, transferindo informações à velocidade da luz, e foi usado recentemente para criar um componente 3 em 1 que também promete dar nova vida à Lei de Moore. Interface optoeletrônica A novidade agora é que a equipe australiana demonstrou que esses dois materiais - os vidros calcogenetos e o silício - podem ser combinados numa mesma plataforma miniaturizada. Eles criaram circuitos ópticos compactos e passíveis de fabricação em escala industrial com funcionalidades muito superiores às dos circuitos atuais. "Nós integramos um novo vidro não-linear em uma plataforma compatível com CMOS e industrialmente escalonável. Mantivemos as principais vantagens tanto do silício como do vidro e criamos um circuito óptico ultracompacto funcional e eficiente," afirmou Bedoya. Para demonstrar a funcionalidade do seu "Chip CUDOS", a equipe criou um novo laser compacto baseado nas interações luz-som, a primeira vez que isto é feito em um circuito óptico integrado. "O avanço aqui é a demonstração de que podemos realmente fazer a interface, podemos integrar esse vidro ao silício e podemos interagir do silício para o vidro de forma muito eficiente - podemos aproveitar o melhor dos dois mundos," disse o professor Benjamin Eggleton. Bibliografia: Compact Brillouin devices through hybrid integration on silicon Blair Morrison, Alvaro Casas-Bedoya, Guanghui Ren, Khu Vu, Yang Liu, Atiyeh Zarifi, Thach G. Nguyen, Duk-Yong Choi, David Marpaung, Stephen J. Madden, Arnan Mitchell, Benjamin J. Eggleton Optica Vol.: 4 (8): 847 DOI: 10.1364/OPTICA.4.000847 Processador 3D de nanotubos combina computação e armazenamento Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/07/2017 Os materiais usados permitem fabricar o processador a baixas temperaturas, viabilizando a fabricação de camadas sobre camadas. [Imagem: Max M. Shulaker et al. - 10.1038/nature22994] Lógica e armazenamento no mesmo chip Engenheiros da Universidade de Stanford e do MIT, nos EUA, usaram duas nanotecnologias complementares para desenvolver um processador de computador 3D que prometeviabilizar uma nova geração de microeletrônicos energeticamente eficientes e capazes de processar enormes quantidades de dados. O protótipo representa uma mudança radical em relação aos chips atuais. Em vez de usar componentes de silício, o chip usa nanotubos de carbono e células de memória de acesso aleatório resistivo (RRAM), um tipo de memória não-volátil que funciona mudando a resistência elétrica de um material sólido. Ou seja, lógica e armazenamento são colocados no mesmo chip, o que permite eliminar a perda de tempo e o gasto de energia que os computadores atuais têm para mover os dados do processador para os pentes de memória e vice-versa. Processador com transistores de nanotubos O processador integra mais de 1 milhão de células de memória RRAM e 2 milhões de transistores de efeito de campo de nanotubos de carbono, tornando o sistema nanoelétrico mais complexo já feito com essas nanotecnologias emergentes - várias vezes maior do que o primeiro protótipo da equipe a usar lógica e memória empilhadas para fazer um processador 3D. As memórias RRAM e os transistores de nanotubos de carbono são construídos verticalmente uns sobre os outros, criando uma arquitetura de computador 3D inovadora e muito densa, com camadas entrelaçadas de lógica e memória. Inserindo fios entre as camadas em uma densidade muito maior do que se pode alcançar nos chips 2D planos, esta arquitetura 3D promete resolver o problema do gargalo da comunicação intrachip, que já está inibindo a inserção de mais núcleos nos processadores tradicionais. "Os circuitos hoje são 2D porque a fabricação de transistores de silício convencionais envolve temperaturas extremamente altas, acima dos 1.000 graus Celsius. Se você tentar construir uma segunda camada de circuitos de silício por cima [da primeira], essa alta temperatura vai danificar a camada inferior de circuitos," disse o professor Max Shulaker, principal idealizador da nova arquitetura 3D. Os circuitos de nanotubos de carbono e a memória RRAM podem ser fabricados a temperaturas muito mais baixas, abaixo dos 200º C, de forma que podem ser fabricados em camadas sem prejudicar os circuitos abaixo, fabricados anteriormente. Ilustração do processo de fabricação sequencial do processador 3D. [Imagem: Max M. Shulaker et al. - 10.1038/nature22994] 10 vezes melhor De acordo com a equipe, a nova arquitetura oferece vários benefícios simultâneos para os futuros sistemas de computação. "Os dispositivos são melhores: a lógica feita com nanotubos de carbono pode ser uma ordem de grandeza [10 vezes] mais eficiente em termos de energia em comparação com a lógica de hoje feita a partir do silício; e, da mesma forma, a RRAM pode ser mais densa, mais rápida e mais energeticamente eficiente em comparação com a DRAM," disse o professor Philip Wong. A equipe pretende agora iniciar uma parceria com uma fábrica de semicondutores para começar a desenvolver o processo em escala industrial. Bibliografia: Three-dimensional integration of nanotechnologies for computing and data storage on a single chip Max M. Shulaker, Gage Hills, Rebecca S. Park, Roger T. Howe, Krishna Saraswat, H.-S. Philip Wong, Subhasish Mitra Nature Vol.: 10.1038/nature22994 DOI: 547, 74-78 Fim dos subpíxeis RGB promete multiplicar a resolução das telas Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/06/2017 Cada píxel passa integralmente de uma cor a outra. [Imagem: Daniel Franklin et al. - 10.1038/ncomms15209] Píxel de cor contínua Esta inovação poderá de fato revolucionar as telas - de TVs, computadores, celulares e tudo o mais. Uma nova técnica permite ajustar a cor dos píxeis individualmente, fazendo a cor mudar de forma contínua. Isso elimina a necessidade dos subpíxeis - atualmente, todas as telas são feitas de píxeis formados por três subpíxeis, um vermelho, um verde e um azul. "Nós podemos fazer com que um subpíxel vermelho passe para o azul, por exemplo," explicam Daniel Franklin e Debashis Chanda, da Universidade Central da Flórida, nos EUA. O resultado é que será possível aumentar muito a densidade dos píxeis na tela, elevando a resolução para níveis inimagináveis com a tecnologia atual. E como não será mais necessário desligar subpíxeis para exibir uma cor sólida, o brilho das telas poderá ser muito maior do que das atuais. "Em outras telas isto não é possível porque eles precisam de três filtros de cores estáticos para mostrar a cor RGB completa. Não precisamos disso mais; um único píxel, sem subpíxeis, pode ser ajustado através de uma determinada gama de cores," complementou Chanda. Nanoestruturas A inovação se baseia em uma técnica que a equipe apresentou em 2015, com uma tela passiva e flexível que mais se parecia com uma pele. A equipe agora já trabalha para repassar a tecnologia para a indústria. [Imagem: Daniel Franklin et al. - 10.1038/ncomms15209] Agora eles não precisam mais variar as nanoestruturas em formato de caixa de ovos que usaram no primeiro protótipo, o que era necessário para obter variações de cor. Eles descobriram que basta variar a rugosidade da superfície para obter uma gama completa de cores, usando uma única nanoestrutura. A dupla garante que sua superfície nanoestruturada pode ser facilmente integrada na atual tecnologia de fabricação de telas, de modo que o hardware básico não precisaria ser substituído. "Isso permite que você aproveite todas as décadas preexistentes de tecnologia LCD. Não precisamos mudar toda a engenharia que foi feita para fazer isso," disse Franklin. Os pesquisadores agora estão trabalhando para aumentar o tamanho das suas telas para levar a tecnologia ao setor privado. Bibliografia: Actively addressed single pixel full-colour plasmonic display Daniel Franklin, Russell Frank, Shin-Tson Wu, Debashis Chanda Nature Communications Vol.: 8, Article number: 15209 DOI: 10.1038/ncomms15209 Circuitos híbridos viabilizam computação baseada no caos Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/06/2017 A computação baseada na teoria do caos permite o processamento de múltiplas entradas simultaneamente.[Imagem: John F. Lindner] Computação baseada no caos Combinar componentes digitais e analógicos no interior de circuitos integrados não-lineares, que funcionam baseados na teoria do caos, pode melhorar a potência computacional dos processadores ao permitir o processamento simultâneo de um maior número de entradas. Foi o que demonstraram Vivek Kohar e seus colegas da Universidade do Estado da Carolina do Norte, nos EUA. Eles garantem que essa abordagem "melhor dos dois mundos" pode viabilizar a fabricação de circuitos que podem executar mais cálculos sem nem mesmo aumentar o tamanho físico dos processadores. Isso torna a computação baseada no caos uma alternativa para escapar dos limites da física em termos do tamanho dos transistores - está cada vez mais difícil continuar miniaturizando os transistores para aumentar sua densidade e o poder de computação dos chips. Circuitos não-lineares Os circuitos não-lineares baseados no caos têm sido propostos como uma solução para o problema da miniaturização, já que cada circuito desses pode executar múltiplos cálculos, em vez da abordagem atual de "um circuito, uma tarefa". Entretanto, o número de entradas que podem ser processadas na computação baseada no caos é limitada pelo ruído ambiente, o que diminui a precisão - ruído ambiente refere-se a flutuações de sinal aleatórias que podem ser causadas por variações de temperatura, de tensão ou por defeitos nos semicondutores. "O ruído sempre foi um grande problema em quase todas as aplicações de engenharia, incluindo dispositivos de computação e comunicações. O nosso sistema é não-linear e, desta forma, o ruído pode ser ainda mais problemático," disse Kohar. Esquema da plataforma híbridaproposta pela equipe. [Imagem: Vivek Kohar et al. - 10.1103/PhysRevApplied.7.044006] Circuito híbrido Para resolver o problema, Kohar criou um sistema híbrido que usa um bloco digital de portas AND e um circuito analógico não-linear para distribuir a computação entre os circuitos digitais e analógicos. O resultado é uma redução exponencial no tempo de cálculo, o que significa que a saída pode ser medida antes que os desvios causados pelo ruído cresçam muito. Em outras palavras, os cálculos são feitos tão rapidamente que o ruído não tem tempo para afetar sua precisão. Para melhorar ainda mais a precisão, a solução combina múltiplos sistemas, em um acoplamento que cria uma rede de segurança capaz de reduzir o efeito de desvios causados pelo ruído na fase final da computação. "Pense no alpinismo," diz Kohar. "Os escaladores podem escalar individualmente, mas se um escorrega, então ele pode ter uma queda perigosa. Então eles usam cordas para se conectar uns com os outros. Se um escorrega, os outros vão evitar a sua queda. Nosso sistema é mais ou menos assim, com todos os sistemas conectados uns aos outros o tempo todo. "Os sistemas são ajustados de tal forma que, no momento da medição, o nosso sistema está no máximo ou no mínimo - nos pontos onde os efeitos do ruído são geralmente baixos e muito menores se os sistemas estiverem acoplados. Considerando o exemplo do alpinismo novamente, isso significa que tomamos as médias dos alpinistas quando eles estão em locais de repouso, como em um pico ou em um vale, onde as distâncias entre eles são menores," explicou Kohar. Com a arquitetura calculada e demonstrada, agora será uma questão de esperar que os engenheiros construam os primeiros circuitos práticos para demonstrar essa nova forma de computação baseada no caos imune a ruídos. Bibliografia: Implementing Boolean Functions in Hybrid Digital-Analog Systems Vivek Kohar, Behnam Kia, John F. Lindner, William L. Ditto Physical Review Applied Vol.: 7, 044006 DOI: 10.1103/PhysRevApplied.7.044006 Revolução holográfica: Hologramas 3D próximos das telas Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/05/2017 (a) Imagem original de um dinossauro. (b,c) Microfotografias dos padrões impressos a laser que geram o holograma. As barras de escala medem 50 micrômetros e 10 micrômetros, respectivamente. Embaixo (d-f), hologramas gerados iluminando o filme com lasers de comprimentos de onda de 445, 532 e 632 nanômetros - a barra de escala mede 1 micrômetro.[Imagem: Zengji Yue et al. - 10.1038/NCOMMS15354] Revolução na holografia O caminho para a integração da holografia 3-D em aparelhos eletrônicos do dia a dia, como celulares, computadores e TVs, está finalmente aberto com o desenvolvimento de um nano-holograma 1.000 vezes menor do que um fio de cabelo humano. Essa miniaturização é essencial para a integração dos hologramas com a eletrônica porque as técnicas holográficas desenvolvidas até agora tinham uma relação direta de tamanho com o comprimento de onda da luz visível - e, enquanto o comprimento de onda da luz visível fica entre 400 e 790 nanômetros, os componentes eletrônicos atuais estão abaixo dos 20 nanômetros. Uma equipe da Austrália e da China criou agora uma tecnologia para gerar hologramas usando materiais ultrafinos, quase bidimensionais. Usando essa tecnologia de filmes finos, já largamente empregada na microeletrônica e em pesquisas de materiais, a equipe criou um nano-holograma que é simples de fabricar, além de poder ser visto sem óculos 3D. "Os hologramas convencionais gerados por computador são muito grandes para os aparelhos eletrônicos, mas nosso holograma ultrapassa essas barreiras de tamanho," disse o professor Min Gu, da Universidade RMIT, na Austrália. "Nosso nano-holograma também é fabricado usando um sistema simples e rápido de gravação direta a laser, o que torna o nosso projeto adequado para grandes usos e fabricação em massa." "Integrar a holografia na eletrônica diária vai tornar o tamanho da tela irrelevante - um holograma 3D que salta da tela pode exibir uma riqueza de dados que não se encaixa adequadamente em um celular ou relógio. Do diagnóstico médico à educação, armazenamento de dados, defesa e segurança cibernética, a holografia 3D tem o potencial para transformar uma gama de indústrias, e esta pesquisa traz essa revolução um passo crítico mais perto," acrescentou Gu. Nano-holograma Os hologramas tipicamente modulam a fase da luz para dar a ilusão de profundidade tridimensional. Mas, para gerar mudanças de fase suficientes, esses hologramas precisam estar na espessura dos comprimentos de onda ópticos, ou seja, dentro da faixa visível do espectro eletromagnético. A equipe quebrou essa limitação com um holograma de apenas 25 nanômetros de espessura, baseado em um filme fino de um isolante topológico, um material que mantém um baixo índice de refração na sua camada superficial, mas um índice de refração muito alto no seu interior - isolantes topológicos são materiais com essa característica peculiar de apresentarem propriedades na superfície diferentes das propriedades no seu interior. O filme fino de isolante topológico funciona como uma cavidade óptica ressonante intrínseca, o que, na prática, significa que ele otimiza os desvios de fase para gerar as imagens holográficas. Nanofabricação do holograma usando uma película de Sb2Te3 (antimônio e telúrio) por um processo de escrita a laser. O holograma também é gerado fazendo um laser incidir sobre o material já pronto. [Imagem: Zengji Yue et al. - 10.1038/NCOMMS15354] O que falta fazer "O próximo passo para esta pesquisa será o desenvolvimento de um filme fino rígido, que possa ser colocado em uma tela LCD para permitir a exibição holográfica 3D. Isso envolve encolher o tamanho do píxel do nano-holograma, tornando-o pelo menos 10 vezes menor," advertiu Zengyi Yue, do Instituto de Tecnologia de Pequim e principal responsável pelo desenvolvimento do nano-holograma. "Além disso, estamos tentando criar filmes finos flexíveis e elásticos que possam ser usados em toda uma gama de superfícies, abrindo os horizontes das aplicações holográficas," anunciou ele. Bibliografia: Nanometric holograms based on a topological insulator material Zengji Yue, Gaolei Xue, Juan Liu, Yongtian Wang, Min Gu Nature Communications Vol.: 8, Article number: 15354 DOI: 10.1038/NCOMMS15354 Impressão de telas flexíveis por jato de tinta próximo das fábricas Redação do Site Inovação Tecnológica - 15/05/2017 Protótipo da tela flexível sensível ao toque. [Imagem: Gabi Klein/INM] Telas flexíveis baratas A tecnologia das telas flexíveis está batendo às portas da indústria, o que talvez tire os monitores e celulares flexíveis e dobráveis do horizonte da tecnologia e os coloque nas prateleiras, bem ao alcance dos consumidores. A Feira de Tecnologia de Hannover deste ano esteve repleta de demonstrações de processos industriais que poderão viabilizar a fabricação de circuitos e telas inteiras por impressão, alguns deles no rápido e barato sistema rolo a rolo. Engenheiros do Instituto Leibniz de Novos Materiais, por exemplo, apresentaram um sistema de fabricação de telas sobre folhas plásticas usando tintas compostas por nanopartículas semicondutoras. Estas tintas são compostas predominantemente por óxidos transparentes e condutores e são adequadas para um processo de impressão de um só passo, o que elimina os problemas de imprecisão da aplicação de camadas sucessivas. Desta forma, linhas e padrões transparentes são obtidos por impressão a jato de tinta ou, alternativamente, por impressão de gravura direta, viabilizando um processo de baixo custo. De acordo com a equipe, todos os circuitos mantêm sua funcionalidade não apenas se enrolados, mas também se dobrados. "A condutividade é mantida mesmo quandoas películas são dobradas. Usando um padrão especial de eletrodos, podem ser impressos sensores capacitivos de telas sensíveis ao toque, de alta sensibilidade e resolução, em um processo simples," explicou Peter William de Oliveira, líder da equipe que desenvolveu a tecnologia. Rígidos ou flexíveis, os circuitos eletrônicos continuam precisando de fiações. [Imagem: Gabi Klein/INM] Fiação flexível Outra tecnologia apresentada às indústrias foi a metalização fotoquímica aplicada aos polímeros flexíveis que servirão como substrato para as telas de enrolar e dobrar. Para que os circuitos eletrônicos possam ser totalmente flexíveis ou possam ser acoplados a telas flexíveis, é necessário prover a fiação adequada entre as diversas partes do aparelho - é algo como a tampa do seu notebook sendo aberta e fechada sem que os fios se rompam, só que levado ao extremo. A solução encontrada foi imprimir rotas microscópicas de fiação feitas de nanopartículas de óxido de prata. Depois de aplicado na forma de uma tinta, o composto de prata se desintegra sobre uma camada adicional de material fotoativo sob irradiação UV. Isto faz com que os íons de prata sejam reduzidos para formar prata metálica, que passa a constituir os condutores. De acordo com a equipe, o processo é "rápido, flexível, ambientalmente correto e permite a fabricação de circuitos de qualquer tamanho". Fibra óptica de semicondutor promete acelerar a internet Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/04/2017 Núcleo de silício amorfo construído no interior de um canal dentro da fibra óptica de quartzo.[Imagem: Penn State] Fibra óptica de semicondutor Um novo tipo de fibra óptica híbrida promete multiplicar a capacidade de transmissão de dados das redes atuais sem grandes revoluções na infraestrutura. A ideia é substituir o quartzo - ou sílica - das fibras ópticas atuais, um material que é essencialmente um vidro, por um material semicondutor. As fibras de sílica só podem transmitir dados convertidos em pulsos luminosos. Isso requer equipamentos externos para converter em pulsos de luz os pulsos elétricos dos aparelhos eletrônicos - computadores, por exemplo. Fibras semicondutoras, por sua vez, poderão transmitir tanto luz quanto os dados eletrônicos e também serão capazes de completar a conversão de dados elétricos para ópticos em tempo de voo durante a transmissão, melhorando a velocidade de transmissão. A proposta é da equipe dos professores Venkatraman Gopalan e John Badding, da Universidade da Pensilvânia, que publicaram uma série de trabalhos nos últimos meses demonstrando a viabilidade das fibras ópticas semicondutoras. A equipe já conseguiu fabricar transistores dentro de fibras, mostrando que fibras ópticas com poder de processamento não são um sonho tão distante. [Imagem: He et al./Nature Photonics] Fibras ópticas inteligentes Na verdade, essa tecnologia começou a ser desenvolvida em 2006, quando a mesma equipe demonstrou a possibilidade de fabricar componentes eletrônicos no interior de uma fibra óptica. Aos poucos, essas fibras ópticas com semicondutores foram sendo melhoradas, até ganhar poder de processamento. A equipe conseguiu agora melhorar o núcleo policristalino da fibra fundindo um núcleo de silício amorfo de alta pureza no interior de um capilar de 1,7 micrômetro, perfurado na fibra óptica tradicional de sílica. Depois de ser depositado por um processo a laser, o material se solidifica, formando cristais individuais com um comprimento até 2.000 vezes maior do que sua espessura. Isto transforma o núcleo policristalino da fibra, cheio de imperfeições, em um cristal único, muito mais eficiente. "Agora nós podemos construir alguns dispositivos reais, não apenas para telecomunicações, mas também para endoscopia, imageamento, lasers de fibra e muito mais," disse Gopalan. Bibliografia: Single-Crystal Silicon Optical Fiber by Direct Laser Crystallization Xiaoyu Ji, Shiming Lei, Shih-Ying Yu, Hiu Yan Cheng, Wenjun Liu, Nicolas Poilvert, Yihuang Xiong, Ismaila Dabo, Suzanne E. Mohney, John V. Badding, Venkatraman Gopalan Photonics Vol.: 4 (1), pp 85-92 DOI: 10.1021/acsphotonics.6b00584 Single-Crystal Germanium Core Optoelectronic Fibers Xiaoyu Ji, Ryan L. Page, Subhasis Chaudhuri, Wenjun Liu, Shih-Ying Yu, Suzanne E. Mohney, John V. Badding, Venkatraman Gopalan Advanced Optical Materials Vol.: 110, 091911 DOI: 10.1002/adom.201600592 A silicon microwire under a three-dimensional anisotropic tensile stress Xiaoyu Ji, Nicolas Poilvert, Wenjun Liu, Yihuang Xiong, Hiu Yan Cheng, John V. Badding, Ismaila Dabo, Venkatraman Gopalan Applied Physics Letters DOI: 10.1063/1.4977852 Primeiro processador feito de uma única camada atômica Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/04/2017 Microfotografia do processador fabricado com semicondutores com apenas uma camada atômica [Imagem: Hermann Detz/TU Vienna] Eletrônica atômica Está pronto o primeiro processador feito com os semicondutores mais finos possíveis - com apenas uma camada atômica. Além de "mais fino impossível", o processador é flexível e potencialmente transparente. E ele não foi feito de grafeno, mas de molibdenita, ou dissulfeto de molibdênio (MoS2). Embora ambos sejam considerados materiais bidimensionais, o grafeno tem um único átomo de espessura, um átomo de carbono, enquanto a organização dos átomos de molibdênio e enxofre deixa a molibdenita com três átomos de espessura. A molibdenita tem estado à frente do grafeno no quesito proximidade do uso industrial, mas mais recentemente várias equipes vêm apostando em soluções híbridas para a eletrônica ultrafina - ao contrário do grafeno, a molibdenita possui naturalmente propriedades semicondutoras. Processador monoatômico O primeiro microprocessador totalmente funcional feito de materiais monoatômicos foi construído por Stefan Wachter e seus colegas da Universidade de Viena, na Áustria. O processador, medindo 0,6 mm2, é formado por apenas 115 transistores, o que o torna capaz de executar operações lógicas de 1 bit - mas a estrutura é escalável, e versões multibits deverão ser fabricadas a seguir. "Nosso objetivo é construir circuitos significativamente maiores que possam fazer muito mais em termos de operações úteis. Queremos fazer um projeto de 8 bits completo - ou mesmo mais bits - em um único chip com componentes ainda menores," disse o professor Thomas Mueller, coordenador da equipe. Estrutura do processador de 15 nanotransistores, capaz de cálculos de 1 bit. [Imagem: Stefan Wachter et al. - 10.1038/NCOMMS14948] Promessas e dificuldades Em termos de uso futuro, a equipe ainda não está mirando nos processadores dos computadores e nem mesmo dos celulares, com seus bilhões de transistores, mas afirma que a arquitetura da eletrônica atômica já está a caminho de atender as especificações da Internet das Coisas, principalmente porque as dimensões ultraminiaturizadas permitirão construir chips com um consumo mínimo de energia. "Em princípio, é uma vantagem ter um material fino para um transístor. Quanto mais fino for o material, melhor será o controle eletrostático do canal do transístor e menor será o consumo de energia," disse o professor Mueller. Mas aplicações mais estado-da-arte também são esperadas. É possível, por exemplo, integrar nanoLEDs a esses circuitos ultraminiaturizados, facilitando a fabricação de telas flexíveis e papéis eletrônicos. Antes, porém, será necessário melhorar bastante o processo de fabricação, que está nos estágios iniciais de desenvolvimento. Uma das maiores dificuldades é a necessidade de fabricar os transistores em um substrato e depois transferi-los para o chip definitivo. Quando for possível fabricar os nanotransistores diretamente no substrato dos chips terá sido dadoum passo importante rumo à reprodutibilidade, para que esses chips monoatômicos possam ser fabricados de forma consistente. Bibliografia: A microprocessor based on a two-dimensional semiconductor Stefan Wachter, Dmitry K. Polyushkin, Ole Bethge, Thomas Mueller Nature Communications Vol.: 8, Article number: 14948 DOI: 10.1038/NCOMMS14948 Computador imita cérebro com supercondutores e LEDs Com informações da APS - 03/04/2017 A arquitetura neuromórfica deverá superar a capacidade de cálculo do cérebro humano. [Imagem: Jeffrey M. Shainline et al. - 10.1103/PhysRevApplied.7.034013] Computador neuromórfico O supercomputador mais rápido do mundo, o Sunway TaihuLight, 100% chinês, executa mais cálculos por segundo do que um cérebro humano, mas consome cerca de 800.000 vezes mais energia. Para tentar tirar essa diferença, uma equipe do Instituto Nacional de Padronização e Tecnologia dos EUA (NIST) está propondo um novo sistema de computação baseado em componentes supercondutores que se comunicam usando luz e que funciona de forma mais parecida com a arquitetura neural do cérebro humano. Os cálculos de Jeffrey Shainline e seus colegas sugerem que seu computador-supercondutor-fotônico poderá operar com menos energia e realizar mais cálculos do que o cérebro humano - se bem que a capacidade estimada de cálculos do cérebro humano foi recentemente multiplicada por 100. Neurônio teia de aranha Nos computadores atuais, cada componente semicondutor interage com apenas alguns outros, aos quais são conectados por fiações diretas. Acontece que, se cada componente fosse ligado a milhares de outros, como ocorre no cérebro, a arquitetura do circuito rapidamente se torna caótica. Para resolver isto, Shainline propõe usar fótons em vez de elétrons. Os fótons podem atuar como portadores de informação e podem se comunicar com inúmeros outros sem a necessidade de conexões com fios. O neurônio artificial consiste de um fio supercondutor conectado a um LED - incorporado seria o melhor termo, já que ambos fazem parte do mesmo componente. Os dois elementos atuam como detector e transmissor de sinal, respectivamente. Na ausência de fótons de entrada, o LED permanece desligado e o neurônio fica inativo. Quando o supercondutor absorve fótons, sua temperatura aumenta, provocando uma transição de uma fase supercondutora para uma fase metálica. Isso altera o fluxo de corrente no LED, ligando-o e tornando o neurônio ativo. Como essa transição requer a absorção de múltiplos fótons, o circuito pode imitar os neurônios reais, que disparam apenas se o sinal de entrada superar um limiar. Guias de onda ramificados então canalizam os fótons emitidos para milhares de outros neurônios supercondutores, compondo o que os pesquisadores chamam de "neurônio teia de aranha". Estrutura do computador (em cima) e de cada neurônio artificial, formado por um supercondutor e um LED (embaixo). [Imagem: Jeffrey M. Shainline et al. - 10.1103/PhysRevApplied.7.034013] Operações De acordo com os cálculos da equipe, esse sistema poderá realizar 10 vezes mais operações do que o cérebro humano e consumir apenas 20 W de energia. Agora é aguardar que os engenheiros ponham a mão na massa e afiram se esse neurônio artificial em teia realmente funciona. Bibliografia: Superconducting Optoelectronic Circuits for Neuromorphic Computing Jeffrey M. Shainline, Sonia M. Buckley, Richard P. Mirin, Sae Woo Nam Physical Review Applied Vol.: 7, 034013 DOI: 10.1103/PhysRevApplied.7.034013 Computação atômica supera lógica binária Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/03/2017 Os quatro estados do átomo (esquerda) representam as quatro salas do problema. O tunelamento dos elétrons simula o movimento das pessoas entre as salas (direita). [Imagem: Fresch et al. - 10.1021/acs.nanolett.6b05149] Nanomáquinas lógicas Pequenas máquinas lógicas, construídas com átomos individuais, podem criar uma forma mais eficiente de computação do que os supercomputadores atuais, e mais simples do que os tão esperados computadores quânticos. Uma colaboração internacional, liderada por Barbara Fresch, da Universidade de Liége, na Bélgica, afirma que suas "nanomáquinas" podem superar a computação binária para uma grande gama de problemas. "A implementação aproveita a natureza estocástica do tunelamento dos elétrons, enquanto a saída permanece como uma corrente macroscópica cuja leitura pode ser realizada com técnicas padrão e não requer sensibilidade de um único elétron," escreve a equipe. Computação atômica As nanomáquinas são átomos de fósforo individuais posicionados - por meio de uma técnica padrão da indústria conhecida como dopagem - em um cristal de silício, com uma densidade de aproximadamente 200 bilhões de átomos por centímetro quadrado. Os elétrons se movem aleatoriamente entre os átomos de fósforo devido ao fenômeno do tunelamento - vistos como ondas, os elétrons simplesmente "se transmitem" de um átomo para outro, sem se incomodar com qualquer barreira sólida. Como cada átomo de fósforo pode manter um ou dois desses elétrons e cada elétron pode ocupar diferentes níveis de energia, cada átomo pode ocupar pelo menos um de quatro estados possíveis, e fica transicionando de um para outro obedecendo a um determinado conjunto calculável de probabilidades. Em outras palavras, o tão temido "ruído", que tanto atrapalha a realização de experimentos em nível atômico, aqui é a própria base de funcionamento do circuito. Barbara e seus colegas demonstraram que esse sistema pode ser usado para simular determinados problemas computacionais, essencialmente criando um novo tipo de simulador quântico. (A) Imagem topográfica da pastilha de silício mostrando o átomo de fósforo. (B) Função de onda do elétron ligado ao átomo. [Imagem: Fresch et al. - 10.1021/acs.nanolett.6b05149] Computação natural Como prova de conceito, a equipe analisou um fluxo de visitantes em um labirinto composto por quatro salas conectadas por portas. A tarefa é encontrar a melhor combinação de frequência da abertura das portas a fim de maximizar o tempo que os visitantes gastam em cada sala. Resolver esse tipo de problema usando a computação convencional requer uma quantidade significativa de cálculos, uma vez que envolve a análise da dinâmica dos visitantes no labirinto para coletar informações antes de tentar otimizar o ritmo de abertura das portas. Usando os dispositivos lógicos atômicos, no entanto, é possível encontrar a solução mais diretamente porque o problema está fisicamente incorporado pelo próprio hardware atômico - para este problema em particular, a topologia do labirinto corresponde aos estados de um átomo, e o movimento dos visitantes corresponde ao tunelamento dos elétrons. Os resultados são lidos, por meio de um microscópio de tunelamento, na forma de correntes elétricas - ou seja, trata-se essencialmente de uma computação analógica. "Sua dinâmica é governada por uma lei probabilística por causa da natureza estocástica fundamental dos processos quânticos e termalmente ativados. A aplicação mais direta é, então, usar dispositivos de nanoescala para a implementação de algoritmos probabilísticos que requeiram uma sobrecarga significativa em um hardware determinístico convencional. Por exemplo, a mera amostragem de um número pseudo-aleatório de uma distribuição de probabilidade requer centenas de instruções em um computador moderno, enquanto o tunelamento dos elétrons em tempos verdadeiramente aleatórios é um processo natural," disse a professora Francoise Remacle. Bibliografia: A Probabilistic Finite State Logic Machine Realized Experimentally on a Single Dopant Atom Barbara Fresch, Juanita Bocquel, Sven Rogge, R. D. Levine, F. Remacle Nano Letters Vol.: 17 (3), pp 1846-1852 DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b05149Lasers móveis em cima dos racks tiram fios dos data centers Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/03/2017 Este é um receptor, que captura o sinal infravermelho e o envia para o destino por meio de um cabo de fibra óptica (direita). [Imagem: Patrick Mansell/Penn State] Link óptico infravermelho As grandes centrais de dados (data centers), as manifestações concretas da "nuvem", aparecem nas fotos com um aspecto asséptico e organizado, quase com a cara de um hospital. Mas não se engane. Por trás e por baixo dos sistemas de armazenamento e dos servidores há um emaranhado de fios que faria a mais desorganizada oficina de bicicletas parecer uma UTI. Wi-Fi ou quaisquer outras tecnologias sem fios à base de rádio não servem para substituir essa maçaroca de fios porque testes mostraram que a interferência é grande demais, bem como a largura de banda insuficiente para as exigências da nuvem. Agora, uma equipe de engenheiros dos EUA está propondo trocar toda essa fiação por sistemas de comunicação óptica sem fibras, usando radiação infravermelha, a mesma usada nos controles remotos de TV. "Nós usamos um link óptico no espaço livre. Ele usa uma lente muito barata e nós obtivemos um feixe de infravermelho muito estreito, com zero interferência, sem limites para o número de conexões e com grande largura de banda," disse o professor Mohsen Kavehrad. Lasers móveis O sistema usa lasers e receptores infravermelhos montados em cima dos racks onde ficam os discos de armazenamento e os servidores. Como cada rack tem cerca de dois metros de altura, os trabalhadores podem andar normalmente no prédio, sem interferir com os feixes de dados. Os lasers são móveis e se ajustam rapidamente para focalizar outro rack com o qual desejam trocar dados. Cada um deles utiliza um MEMS - sistema microeletromecânico - com minúsculos espelhos para focar rapidamente nos alvos e se reconfigurar. Os microespelhos responsáveis por achar os alvos dentro do data center ficam no interior de um chip. [Imagem: Patrick Mansell/Penn State] O movimento dos espelhos é tão pequeno que não pode ser percebido, mas o programa localiza rapidamente o receptor e, em seguida, estreita o feixe infravermelho para aumentar a precisão. O feixe de laser também pode ser movido rapidamente para atingir um receptor diferente. Usando vários comprimentos de onda - várias "cores" do infravermelho - o sistema experimental atingiu até 10 gigabits por segundo. O projeto, chamado Firefly (The Free-space optical Inter-Rack nEtwork with high FLexibilitY), é um esforço conjunto de engenheiros das universidades da Pensilvânia, Stony Brook e Carnegie Mellon. Terahertz deixa satélites tão rápidos quanto fibras ópticas Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/02/2017 "Normalmente nós falamos sobre taxas de dados sem fio em megabits por segundo ou gigabits por segundo. Mas agora estamos nos aproximando dos terabits por segundo."[Imagem: Fujishima et al. (Hiroshima University)] Dados em terahertz Fibras ópticas são excepcionais, permitindo a transmissão de dados em alta velocidade e com níveis de perda de dados mínimos. Satélites artificiais também são inigualáveis, cobrindo vastas áreas sem exigir obras de infraestrutura, o que compensa uma velocidade menor e alguns momentos fora do ar por problemas atmosféricos. Mas que tal juntar os dois, e ter os satélites artificiais transmitindo a velocidades similares às obtidas com fibras ópticas, mais do que compensando todos os momentos de perda de comunicação? Esta possibilidade acaba de ser demonstrada por uma colaboração que reuniu engenheiros da Universidade de Hiroshima e da empresa Panasonic, ambas no Japão. Transmissor THz A equipe construiu um transmissor de dados que opera na faixa da radiação terahertz (THz) que alcançou uma taxa de transmissão de dados de 10 gigabits (0,1 terabit) usando um único canal da banda de 300 GHz. Esta banda - de 290 GHz a 315 GHz - ainda não é usada por nenhuma tecnologia, e só deverá começar a ser avaliada a partir de 2019 pela União Internacional de Telecomunicações (ITU). Para efeito de comparação, a tecnologia THz - também conhecida como raios T - alcançou uma velocidade de dados 10 vezes mais rápida do que aquela que se espera das redes celulares de quinta geração (5G), que só deverão entrar em operação por volta de 2020. • Este chip promete transferir seus dados em Terahertz Aplicações em tempo real "Normalmente nós falamos sobre taxas de dados sem fio em megabits por segundo ou gigabits por segundo. Mas agora estamos nos aproximando dos terabits por segundo usando um único canal de comunicação simples. Isso poderia, por sua vez, aumentar significativamente as velocidades de conexão aérea, por exemplo. "Outras aplicações possíveis incluem o download rápido de servidores de conteúdo para dispositivos móveis e ligações sem fio ultrarrápidas entre estações base. "Outra possibilidade, completamente nova, oferecida pelo wireless terahertz é a alta taxa de dados com latência mínima. As fibras ópticas são feitas de vidro e a velocidade da luz diminui nas fibras. Isso as torna inadequadas para aplicações que exigem respostas em tempo real. Hoje, você precisa fazer uma escolha entre 'alta taxa de dados' (fibra óptica) e 'latência mínima' (links de micro-ondas). Você não pode ter os dois. "Mas, com a terahertz sem fios, poderíamos ter links a velocidade da luz com latência mínima, suportando as taxas de dados das fibras ópticas," disse o professor Minoru Fujishima, coordenador da equipe. Bibliografia: A 300GHz 40nm CMOS Transmitter with 32-QAM 17.5Gb/s/ch Capability over 6 Channels K. KatayamaK. Takano, S. Amakawa, S. Hara, A. Kasamatsu, K. Mizuno, K. Takahashi, T. Yoshida, M. Fujishima International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) Novo cristal líquido triplica resolução de TVs e monitores Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/02/2017 As cores do LED (vermelho, verde e azul) são trocadas tão rapidamente que nossos olhos podem integrar vermelho, verde e azul para formar o branco, dispensando os filtros.[Imagem: Yuge Huang/Ruidong Zhu/CREOL] Cristal líquido de fase azul Uma equipe internacional de pesquisadores desenvolveu um novo cristal líquido de fase azul que possibilita que as telas de TV, computador, celular e outros monitores tenham três vezes mais píxeis no mesmo espaço, além de reduzir a potência necessária para fazê-las funcionar. O novo cristal líquido já nasce otimizado para as telas de cristal líquido de campo sequencial, uma tecnologia promissora para os monitores de próxima geração que está prestes a sair dos laboratórios. "Hoje, a tecnologia Apple Retina tem uma densidade de resolução de cerca de 500 píxeis por polegada. Com a nossa nova tecnologia é possível atingir uma densidade de 1.500 píxeis por polegada no mesmo tamanho de tela," disse Shin-Tson Wu, da Universidade Central da Flórida, que liderou a equipe. "Isto é especialmente atrativo para os óculos de realidade virtual e para as tecnologias de realidade aumentada, que devem alcançar alta resolução em telas pequenas para apresentar imagens claras quando colocadas perto dos nossos olhos," acrescentou. Telas de campo sequencial Os cristais líquidos de fase azul podem ser comutados, ou controlados, cerca de 10 vezes mais rápido do que o tipo nemático usado hoje. Esse tempo de resposta - abaixo de um milésimo de segundo - permite que cada cor do LED (vermelho, verde e azul) seja enviado através do cristal líquido em diferentes momentos, eliminando a necessidade de filtros de cor - as cores do LED são trocadas tão rapidamente que nossos olhos podem integrar vermelho, verde e azul para formar o branco. Embora o primeiro protótipo de LCD de fase azul tenha sido demonstrado pela Samsung em 2008, a tecnologiaainda não entrou em produção devido a problemas com a alta tensão de operação e o tempo de carregamento lento dos capacitores. Para enfrentar esses problemas, a equipe combinou o novo cristal líquido com uma estrutura especial de eletrodo que melhora o desempenho, atingindo uma transmitância de luz de 74% com uma tensão de operação de 15 volts por píxel, um nível operacional compatível com produtos de consumo reais e funcionais. "As telas coloridas de campo sequencial podem ser usadas para tornar os píxeis menores, o que é necessário para aumentar a densidade de resolução," disse Yuge Huang, que descobriu o pulo do gato para viabilizar esta tecnologia. "Isso é importante porque a densidade de resolução da tecnologia atual está quase no limite." A equipe afirma que deverá ter um protótipo funcional da nova tela já no próximo ano. Bibliografia: Optimized blue-phase liquid crystal for field sequential-color displays Yuge Huang, Haiwei Chen, Guanjun Tan, Hitoshi Tobata, Shin-ichi Yamamoto, Eiji Okabe, Yi-Fen Lan, Cheng-Yeh Tsai, Shin-Tson Wu Optical Materials Express Vol.: 7, Issue 2, 641-650 DOI: 10.1364/OME.7.000641
Compartilhar