RFC 036 - Plasticidade Sináptica de Hardware (FPGA)

Status: Rascunho Aprovado (Visão v3.0+) Pilar: S1 (Camada Física) / S2 (Biologia)

1. Resumo

A visão final para a v3.0+ do PAEBIRU transcende o isolamento entre software e hardware. Através da Plasticidade Sináptica de Hardware, a rede ganha a habilidade de reconfigurar fisicamente as portas lógicas de FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays) na borda da rede. A mudança de circuitos é guiada pelas leis da termodinâmica, permitindo otimização energética em nível de elétron.

2. Motivação

Rodar algoritmos complexos (como funções ZK, ou Correção Reed-Solomon) puramente em software drena muito rápido as micro-baterias e os supercapacitores de sistemas energy harvesting. Em contrapartida, chips ASICs são inalteráveis e ficam obsoletos. FPGAs de baixo custo podem se adaptar, imitando o cérebro humano que “engrossa” caminhos neurais frequentemente usados. Mudar o hardware dinamicamente oferece eficiência de ASIC com a flexibilidade do software.

3. Especificação Técnica

3.1. Síntese Acionada por Langevin

O software do nó roda no processador principal. Quando a Equação de Langevin detecta atrito computacional prolongado ($\gamma$) em uma rotina específica, o Ator Biológico engatilha a síntese física dessa rotina direto no FPGA acoplado, desafogando a CPU principal.

3.2. O Limiar de Mutação (Simulated Annealing)

Reescrever portas lógicas gasta energia instantânea alta. A rede só aprova o “flash” do novo bitstream no FPGA se a economia de energia projetada vencer a barreira de ativação:

$$ P_{reconfig} \propto \exp\left(-\frac{\Delta E}{k_B T}\right) $$

Onde $\Delta E$ é a energia de transição e $T$ é a temperatura de estresse do nó.

3.3. Bitstreams Estigmergicos

Configurações otimizadas não morrem no nó que as descobriu. O bitstream físico é tratado como um feromônio “pesado”. Se for benéfico, ele vaza na malha, gerando um efeito em cascata que reescreve fisicamente as matrizes lógicas de todos os nós similares na região.

4. Impacto Arquitetural Futuro (v3)

• HAL: Criação do módulo hal::plasticity para carregar e instanciar bitstreams em tempo real.
• CLI: Adição do comando paebiru-cli forge mutate para compilar e espalhar definições de hardware (VHDL/Verilog/WASM-to-Hardware) pela malha.
• Biology: Integração do limiar de energia do Simulated Annealing na máquina de estado termodinâmica.