Rede Neural Vai Adivinhar Palavra, Antes de Ser Dita

As redes neurais com reservatório simplificam drasticamente o processo de treinamento, que pode levar meses nas redes convencionais. [Imagem: Chao Du et al. - 10.1038/s41467-017-02337-y]

          As redes neurais feita com memoristores - componentes eletrônicos que retêm uma memória do que lhes ocorreu anteriormente - prometem melhorar dramaticamente a eficiência do aprendizado de máquina, da inteligência artificial e dos computadores neuromórficos, que trabalham de forma mais parecida com o cérebro humano. Eles construíram uma rede neural em hardware, chamada "sistema de computação de reservatórios", que consegue prever palavras e números que virão a seguir em um texto escrito - e o próximo passo será prever palavras antes que elas sejam ditas durante a conversação normal entre duas pessoas.

              Sistemas de computação de reservatórios, que melhoram a capacidade de uma rede neural típica e reduzem o tempo de treinamento necessário, já foram criados no passado usando componentes ópticos grandes. Usar memoristores, componentes que podem ser fabricados em nanoescala, significa que o sistema pode ser facilmente integrado nos chips eletrônicos atuais com o mesmo nível de miniaturização.

Rede neural de reservatório

           Inspiradas no cérebro, as redes neurais são compostas por neurônios, ou nós, e sinapses, as conexões entre os nós. Para treinar uma rede neural para que ela execute uma tarefa, a rede é submetida a um grande número de questões e as respectivas respostas a essas questões. Uma vez treinada, uma rede neural pode então responder perguntas para as quais ela não sabe a resposta de antemão - por exemplo, identificar um rosto humano em uma imagem.

            Os sistemas de computação de reservatórios construídos com memoristores, no entanto, podem dispensar a maior parte do processo de treinamento porque o componente mais crítico do sistema - o reservatório - não requer treinamento. Quando um conjunto de dados é inserido no reservatório, o próprio reservatório identifica características relevantes nos dados e as entrega em um formato mais simples para uma segunda rede. Esta segunda rede só precisa de treinamento como as redes neuronais mais simples, alterando os pesos das características que a primeira rede lhe passou até atingir um nível aceitável de erro.

Protótipo do Chip contendo uma Rede Neural com
88 Sinap feitas com memoristores. [Imagem:
Chao Du et al. - 10.1038/s41467-017-02337-y]

Previsão de conversas

         As vantagens desse aprendizado simplificado são tão mais significativas quanto mais complicada é a tarefa a ser executada. Por exemplo, identificar um rosto em uma imagem é uma tarefa relativamente fácil, enquanto aprender como uma pessoa entabula uma conversa real é muito mais complexo porque as variações são radicais e imensamente mais variadas. Usando apenas 88 memoristores, a equipe conseguiu treinar a rede neural para que ela identificasse numerais escritos a mão com 91% de precisão.

             O próximo passo será prever não palavras escritas, mas faladas. "Nós podemos fazer predições em linguagem falada natural, de forma que você não precisa falar a palavra toda. Nós podemos na verdade predizer o que você planeja dizer a seguir," garante o professor Wei Lu. Enquanto construir um tradutor simultâneo é ainda um sonho para um futuro distante, os pesquisadores planejam usar sua rede neural para filtrar ruídos em sinais de telecomunicações, como a estática em transmissões de rádio, produzindo um fluxo mais limpo de dados. "Ela poderá também predizer e gerar um sinal de saída mesmo se o sinal de entrada for interrompido," prometeu Lu.

Bibliografia:

Reservoir computing using dynamic memristors for temporal information processing

Chao Du, Fuxi Cai, Mohammed A. Zidan, Wen Ma, Seung Hwan Lee, Wei D. Lu

Nature Communications

Vol.: 8, Article number: 2204

DOI: 10.1038/s41467-017-02337-y

Nvidia lança 'placa de vídeo mais potente da história' por quase R$ 10 mil

Nvidia Titan V

      A Nvidia revelou hoje a sua nova placa de vídeo top de linha, chamada de Titan V. De acordo com a empresa, trata-se da placa de vídeo (GPU) mais potente já feita. Ela é a primeira placa gráfica a vir com a nova arquitetura da empresa, chamada de Volta, que foca tanto no uso da GPU para jogos quanto para aplicações em pesquisas científicas e treinamento de inteligências artificiais. Como ela estreia uma nova arquitetura da empresa, ela deve representar um salto de performance maior que o de costume para novas linhas de placas da Nvidia. Ela tem um total de 21,1 bilhões de transistores, capazes de entregar até 110 teraflops de performance. Ela também tem 12 GB de memória HMB (um tipo de memória diferente da GDDR5 que normalmente é usada em placas de vídeo), 5120 núcleos CUDA e 640 núcleos "tensor", voltados especificamente para aplicações de inteligência artificial.

          Fora isso, a placa tem um clock base de 1200 MHz, que pode ser elevado até 1455 MHz por recursos de software (e talvez até mais com overclocking). No total, a Nvidia promete que ela oferecerá uma performance até cinco vezes melhor no em aplicações de aprendizagem de máquina profunda do que as placas da geração passada (como a GTX 1080 Ti), que ainda usavam a arquitetura Pascal da empresa. O vídeo abaixo mostra o novo lançamento:

      Como o The Verge sugere, a Titan V parece ser mais voltada para profissionais que trabalham com processos que exigem muita potência de placas gráficas. Exemplos desses processos são pesquisas científicas em diversas áreas, criação de experiências em realidade virtual com altas resoluções, e treinamento de algoritmos de aprendizagem de máquina profunda. Uma das indicações disso é o fato de a empresa ter destacado a presença dos núcleos "tensor" na placa. Essa palavra faz referência a uma arquitetura voltada especificamente para o treinamento de algoritmos, algo em que o Google já vem investindo ao menos desde maio de 2016."Os sonhos da humanidade como acabar com o câncer, criar experiências de consumo inteligentes e veículos autônomos estão ao alcance dessa nova era de inteligência artificial", diz a Nvidia.

        Outra indicação disso é o preço da nova placa. Ela já está disponível no site da Nvidia por US$ 3.000 (cerca de R$ 9,8 mil), o que faz dela uma das placas de vídeo mais caras já lançadas - ao menos para o público em geral. Por enquanto, a empresa está limitando a venda das placas a duas por cliente (ou seja, se você queria muito gastar mais de R$ 20 mil em placas de vídeo, vai precisar esperar um pouco). Também segundo o The Verge, a arquitetura Volta deve levar bastante tempo para chegar a uma linha mais acessível de placas. Isso porque placas com essa arquitetura seriam bem mais caras de se produzir do que as com arquitetura Pascal. É possível, portanto, que a nova linha de placas de vídeo da Nvidia voltadas para jogos ainda aproveitem a arquitetura anterior. 

Nanobalança

Nanobalança revela pulsação da vida ao pesar uma única célula viva.[Imagem: Martin Oeggerli/ETH Zurique/Universidade da Basileia]

       Como a boa definição de todo problema engendra sua própria solução, David Martínez-Martín, juntamente com uma equipe da Universidade da Basileia (Suíça) e College de Londres (Reino Unido), usou tudo o que já se sabia sobre medições ultraprecisas para criar uma balança adequada a medir coisas vivas. A balança consiste em um cristal finíssimo de silício transparente recoberto com um colágeno ou com a proteína fibronectina. O cristal é fixo por uma extremidade, enquanto a outra pode oscilar livremente. As células, que tipicamente pesam entre dois e três nanogramas - 10-9 grama - são pesadas em condições controladas no interior de uma câmara de cultura.

           Primeiro, um pulso de laser azul é dirigido para a porção fixa do braço, medindo-se então a oscilação que o laser gera na sua extremidade livre. A seguir, o braço é descido até o meio de cultura, onde ele captura uma célula individual. O processo de geração de oscilação é repetido, com o peso da célula sendo determinado pela diferença nas oscilações com o braço vazio e com ele sustentando a célula.

Esquema e microfotografia da balança de células. [Imagem: David Martínez-Martín et al. - 10.1038/nature24288]

         O dispositivo não apenas permite pesar células individuais, como também monitora em tempo real quaisquer mudanças na massa da célula, o que acabou por trazer surpresas inesperadas. A resolução da balança está na faixa dos trilionésimos de grama para a massa - 10-12 grama, ou picogramas - e dos milissegundos para as alterações dos valores lidos - 10-3 segundo. Como, com o laser ligado, o processo de pesagem prossegue continuamente, a tela do computador mostra em tempo real qualquer alteração no peso da célula, tornando possível medir a influência que várias substâncias têm sobre a massa celular, o que acontece quando ela é infectada por um vírus ou como sua massa se altera com a divisão celular, entre muitas outras possibilidades.

          E os testes iniciais da biobalança já apresentaram alguns desafios para os biólogos: "Nós estabelecemos que o peso das células vivas flutua continuamente em cerca de um a quatro por cento, pois elas regulam seu peso total," explicou Martínez-Martín. Para não pagar mico, a equipe trabalhou duro para descartar quaisquer possibilidades de erros de medição: eles conseguiram provar que as células apenas param essas flutuações segundo a segundo quando morrem. "Estamos vendo coisas que ninguém nunca observou," entusiasma-se Gotthold Flaschner, que ajudou a construir a balança.

         O problema agora passa para os biólogos, que poderão usar a balança para tentar explicar essa "pulsação da vida" - de onde vem e para onde vai a porção da massa da célula que se altera continuamente? E não serão apenas os biólogos que tirarão proveito da balança. A equipe afirma que já foi contatada por pesquisadores que trabalham com a funcionalização de nanopartículas, que querem usar a nanobalança para controlar a adição de moléculas específicas às nanopartículas para detectar doenças ou levar medicamentos para o interior do corpo humano.

Bibliografia:

Inertial picobalance reveals fast mass fluctuations in mammalian cells

David Martínez-Martín, Gotthold Fläschner, Benjamin Gaub, Sascha Martin, Richard Newton, Corina Beerli, Jason Mercer, Christoph Gerber, Daniel J. Müller

Nature

Vol.: 550, 500-505

DOI: 10.1038/nature24288

NASA testa usina nuclear para bases lunares e marcianas

Cada gerador tem capacidade de 10 quilowatts e pode funcionar por vários anos. [Imagem: NASA]

     Embora os engenheiros chamem o equipamento de "reator nuclear espacial", os geradores de energia alimentados por radioisótopos são diferente dos reatores nucleares convencionais, já que estes aceleram artificialmente as reações nucleares para produzir mais calor. Os geradores de radioisótopos são uma espécie de usina nuclear mais calma, que deixa as coisas acontecerem normalmente. Isso produz menos energia, mas requer um equipamento mais simples e mais confiável. "Esta é realmente a primeira vez [desde a década de 1960] que a NASA desenvolveu seriamente um reator para aplicações espaciais," disse Lee Mason, coordenador do projeto Kilopower, do Centro de Pesquisas Glenn."Esta é realmente a primeira vez [desde a década de 1960] que a NASA desenvolveu seriamente um reator para aplicações espaciais," disse Lee Mason, coordenador do projeto Kilopower, do Centro de Pesquisas Glenn.

Visualização artística de uma usina híbrida solar-nuclear. [Imagem: NASA]

        Se as miniusinas forem aprovadas nos testes de desempenho e durabilidade, a NASA afirma que pretende testá-las em Marte - mas provavelmente as testará na Lua primeiro. A exploração humana desses e de quaisquer outros mundos pressupõe a existência de energia para gerar combustível, ar e água para os exploradores espaciais, bem como recarregar as baterias dos veículos, robôs e outros equipamentos.
          Um relatório da agência estabelece que são necessários 40 quilowatts de eletricidade para uma expedição humana a Marte, onde a temperatura cai fácil a -125º C. Os reatores em desenvolvimento podem gerar 10 quilowatts, de modo que serão necessários quatro deles para uma vila espacial marciana - ou lunar.

Sendo compacto, o gerador também poderá ser usado em robôs, veículos de exploração e mesmo em naves. [Imagem: NASA]

     Lee Mason conta que as usinas nucleares espaciais seriam lançadas "frias", ou seja, desligadas. "Os reatores também têm um inventário radiológico muito baixo no lançamento - menos de 5 curies - de forma que são benignos. Não há produtos de fissão até o reator estar ligado, e é aí que haverá alguma radiação," explica ele. Isso é importante porque uma eventual falha no lançamento, com um foguete explodindo, poderia ser catastrófica se espalhasse elementos radioativos pela atmosfera.

        A energia solar é outra opção para as futuras vilas espaciais, mas isso restringiria a geração de energia a regiões expostas à luz solar. A Cratera Shackleton, da Lua, por exemplo, um dos principais candidatos para a instalação de uma base lunar devido aos potenciais recursos hídricos, é completamente escura. E os pontos mais ensolarados de Marte recebem apenas cerca de um terço da quantidade de luz solar que a Terra recebe.

Supercomputador eletrônico contra-ataca e empurra computador quântico

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]

    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.

       A 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

WhatsApp vai rastrear seus amigos em tempo real

WhatsApp vai rastrear em tempo real

      O WhatsApp está ganhando um novo recurso, chamado "Localização Atual". A partir desta terça-feira (17), ele vai permitir que você compartilhe a sua localização em tempo real com amigos durante uma conversa. "Hoje, lançamos um novo recurso que lhe permite compartilhar sua localização em tempo real com família e amigos. Seja para se encontrar com amigos, avisar a familiares que você está em segurança ou compartilhar seu trajeto, o recurso Localização Atual é uma maneira simples e segura de informar às pessoas onde você está", disse o WhatsApp em blog.

           A empresa nota que a função possui a criptografia de ponta a ponta, permitindo ao usuário escolher por quanto tempo um contato poderá rastreá-lo — sim, também é possível encerrar a transmissão a qualquer momento. "Funciona assim: abra uma conversa com o contato ou grupo com quem desejar compartilhar. Sob 'Localização', no botão anexar, há a nova opção de 'Compartilhar Localização Atual'. Escolha por quanto tempo deseja compartilhá-la e toque em enviar", explica o aplicativo. "Cada membro da conversa conseguirá ver sua localização em tempo real em um mapa. Se mais de uma pessoa compartilhar sua localização em um grupo, todas as localizações aparecerão no mesmo mapa".

       Os usuários do WhatsApp poderão compartilhar a localização em tempo real durante 15 minutos, 1 hora ou 8 horas. Todo mundo sabe que ferramentas GPS costumam usar muita bateria. Então, a nova função provavelmente vai drenar um pouco a autonomia do seu aparelho. Ao Mashable, o gerente de produto do WhatsApp, Zafir Khan, disse que a "Localização Atual" teve diversas otimizações e não deve oferecer tanto impacto.

Prefeitura do Rio começa a taxar Netflix e Spotify

Rio começa a taxar Netflix e Spotify

       Outra grande capital brasileira começou a cobrar impostos de serviços de streaming, como Netflix e Spotify. Depois de São Paulo, o prefeito Marcelo Crivella, do Rio de Janeiro, sancionou um projeto de lei que regulamenta a cobrança de Imposto Sobre Serviços (ISS) no município.

               A cobrança é basicamente a mesma que foi aprovada em São Paulo. No ano passado, o governo federal aprovou mudanças na cobrança do ISS que inclui serviços de streaming na taxa de 2% que é recolhida. O ISS é um imposto municipal, de modo que cabe a cada cidade aplicar a cobrança a seus próprios critérios.

             Em São Paulo, a alíquota ficou em 1,09%, enquanto que, no Rio de Janeiro, ficou em 2%, de acordo com o que foi publicado no Diário Oficial da capital fluminense e reportado pelo jornal O Globo. A cobrança é feita diretamente das empresas e começa daqui 90 dias - em São Paulo, só deve começar em 2018, caso a proposta seja aprovada pelos vereadores da cidade. Há chances de que esse imposto seja repassado ao consumidor na forma de um aumento nos preços das assinaturas. Por enquanto, porém, nem Netflix e nem Spotify subiram preços.