Novo chip de IA que determina a menor distância entre dois pontos

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Ao usar a IA para desenvolver um método único para resolver o problema do “vendedor ambulante”, os pesquisadores esperam que ele desempenhe um papel vital na busca de uma solução eficaz para vários problemas combinatórios.

Crédito da imagem: https://www.tus.ac.jp

As tarefas diárias envolvem viagens de um lugar para outro, seja no trabalho, chegando a um compromisso a tempo ou para entregar um pacote importante no endereço certo. Estamos sempre atentos à rota mais curta e possível que nos fará chegar ao nosso destino.

Hoje em dia, onde a tecnologia de IA de alto desempenho (leia o Google Maps) tem o potencial de resolver a maioria desses problemas, ainda nos perguntamos se ela pode oferecer uma solução ainda melhor.

Parece que não precisamos mais esperar. Agora, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Ciência de Tóquio desenvolveu um chip de IA que promete resolver esses problemas, identificando o melhor caminho adequado em um instante.

Resolvendo a rota mais curta possível

A questão acima, também chamada de “vendedor ambulante”, foi abordada pelos pesquisadores da seguinte maneira: suponha que cada rota possível, ou seja, cada estado de um problema “vendedor ambulante” seja representada por “células giratórias” – cada uma com um dos dois estados. Usando um circuito que pode armazenar o melhor resultado provável de um estado da célula de spin em detrimento de outro, é possível obter a relação entre esses estados (ou a rota mais curta possível entre dois pontos).

Para conseguir isso, os pesquisadores organizaram os circuitos em uma matriz bidimensional e as células de spin separadamente em um arranjo unidimensional. Os circuitos leram os dados e um acumulado desses dados foi usado para alternar (ou comparar) os estados das células giratórias. Isso resultou em uma redução drástica do tempo necessário para o processamento das células de spin.

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Portanto, usando um sistema grande que contém o mesmo número de células e circuitos de spin que os componentes (ou obstáculos) presentes em um problema da vida real, o estado (ou rota) que exigirá o mínimo de esforço para cobrir uma determinada distância pode ser determinado, resolvendo o problema do “vendedor ambulante” ou qualquer outro tipo de problema de otimização combinatória.

“Decidimos organizar as células de maneira um pouco diferente para garantir que todas as células giratórias pudessem ser conectadas”, disse o professor Takayuki Kawahara, do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade de Ciência de Tóquio.

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Problema do enorme processamento de dados

No entanto, esta solução tem uma desvantagem. Os circuitos integrados requerem pré-processamento para funcionar como desejado. À medida que a escala do problema aumenta, o número de componentes também o faz, o que aumenta o tempo para o processamento de dados.

Apesar dessa falha, os pesquisadores esperam que essa tecnologia tenha uma aplicação futura para um sistema de alto desempenho para identificar soluções ideais a partir de um grande número de combinações.

“Nossa nova técnica, portanto, representa um método totalmente acoplado”, comenta o professor Kawahara, “e tem o potencial de resolver uma (ampla gama de) problemas de vendedores ambulantes”.

Os autores da pesquisa acima apresentaram suas descobertas no 18º Simpósio Mundial da IEEE sobre Inteligência Aplicada às Máquinas e Informática (SAMI 2020).


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