Os problemas NP-completos, que crescem exponencialmente conforme aumentam de tamanho, estão entre os desafios mais difíceis da ciência da computação. Eles têm impacto significativo em diversas áreas, como internet, biomedicina, transporte e indústria.
Os computadores eletrônicos atuais enfrentam grandes dificuldades ao lidar com esses problemas devido a duas limitações principais: físicas, porque os processadores de silício estão próximos da escala atômica e os efeitos quânticos começam a interferir; e de arquitetura, já que o modelo da máquina de Turing processa dados de forma linear e sequencial.
Jin Xu e sua equipe, da Universidade de Pequim, desenvolveram uma nova arquitetura computacional — um modelo não-Turing — e a implementaram em uma máquina real, batizada de “computador de sonda eletrônica”, ou EPC60. O número 60 refere-se à quantidade de placas utilizadas na montagem do sistema.
O EPC60 superou os computadores clássicos em precisão e eficiência na resolução de problemas NP-completos, apontando um caminho concreto para uma arquitetura alternativa capaz de superar as limitações fundamentais das máquinas tradicionais.
Segundo Xu, os computadores eletrônicos são limitados pelo arranjo linear de dados e pelas operações sequenciais do modelo de Turing, o que torna inviável o processamento paralelo em larga escala. Já a máquina de sondagem organiza os dados em unidades multidimensionais e utiliza operadores totalmente paralelos, explorando simultaneamente os caminhos de solução.
O protótipo desta arquitetura maciçamente paralela representa um avanço histórico, por transformar um conceito teórico em uma máquina funcional, que supera os melhores solucionadores de software e é naturalmente escalável.
Em testes, o EPC60 resolveu problemas de coloração de 3 cores em grafos de 2.000 vértices com 100% de precisão em 3.430 segundos. Já o Gurobi, um dos principais solucionadores comerciais, atingiu apenas 5 a 6% de precisão após 43.571 segundos. Em um caso especialmente difícil, que manteve o Gurobi travado por 15 dias, o EPC60 encontrou a solução em menos de um minuto.
A equipe planeja agora expandir a arquitetura EPC e explorar sua aplicação em ambientes de computação de alto desempenho para usos industriais em tempo real.
Segundo Xu, essa tecnologia marca um ponto de virada na inteligência computacional, oferecendo uma solução universal baseada em hardware para problemas complexos, como logística, cadeias de suprimentos e projeto de circuitos.
As primeiras análises da arquitetura computacional do EPC60 mostraram que:
Os grafos são classificados em quatro categorias estruturais, cada uma processada por operadores de sonda especializados, que realizam exclusão de vértices, contração, adição de arestas e alteração de Kempe.
Cada operador atua de forma independente em subgrafos não sobrepostos, eliminando o tempo ocioso e acelerando drasticamente a busca — um paralelismo massivo.
O projeto modular, construído em gabinetes padrão da indústria, permite a expansão por meio da adição de unidades padronizadas interligadas por conexões ópticas de alta velocidade.
(Engenhariae)