Nová světlem poháněná počítačová čip může udělat umělou inteligenci chytřejší a menší

Výzkumníci vyvinuli elektronickou čip, která napodobuje způsob, jakým lidský mozek zpracovává vizuální informace, kombinuje algoritmy umělé inteligence s hardwarem nezbytným pro zachycení obrazů.

Mezinárodní tým výzkumníků z USA, Číny a Austrálie spolupracoval na nové elektronické čip, která má za cíl vylepšit umělou inteligenci kombinací sofistikovaného softwaru a hardwaru v malém zařízení poháněném světlem. Výzkum vedla RMIT University a byl nedávno zveřejněn v časopise Advanced Materials.

Prototyp zařízení vytvořený výzkumným týmem je na nanoměřítku a integruje software umělé inteligence s počítačovým zobrazovacím hardwarem díky použití metamateriálů, které mění, jak čip reaguje na světlo. S dalším zdokonalením by technologie, která byla použita k vytvoření této čip, mohla sloužit jako základ pro ještě menší a inteligentnější zařízení, jako jsou drony a roboty.

Podle asociace profesora Sumeera Walii z RMIT University nový čipový prototyp umožňuje mozek-podobnou funkčnost kombinací modulárních komponent do komplexního systému.

„Naše nová technologie radikálně zvyšuje efektivitu a přesnost tím, že kombinuje více komponent a funkcí do jedné platformy,“ vysvětlil Walia prostřednictvím RMIT news. „Přibližuje nás k zařízení s umělou inteligencí inspirovanou přírodou, největší výpočetní inovací – lidským mozkem.“

Podle Walii je cílem výzkumného týmu emulovat jeden z hlavních způsobů, jak mozek učí – kódování vizuální informace jako vzpomínky. Ačkoli je ještě mnoho práce, které je třeba udělat, prototyp vytvořený výzkumným týmem představuje velký krok směrem k vylepšené interakci mezi člověkem a strojem, škálovatelným bionickým systémem a neurobiotikou.

Většina komerčních aplikací umělé inteligence se spoléhá na softwarové a datové zpracování mimo místo. Aby se zvýšila síla a spolehlivost místních aplikací, prototypový čip integruje inteligenci a hardware dohromady v příkladu edge AI. Zařízení, jako jsou autonomní vozidla a drony, musí být schopna zpracovat velké množství dat na místě, což z nich dělá ideální použití pro technologii, jako je nový čipový prototyp. Walia vysvětlil, že dash-cam v autě, vybavený neuro-inspirovaným hardwarem, který výzkumníci vyvinuli, může rozpoznat světla, další vozidla, značky, chodce, rostliny a další. Podle Walii je možné, že čip může dodat „nezpochybnitelné úrovně efektivnosti a rychlosti v autonomních a AI-řízených rozhodnutích“.

Technologie, kterou prototyp využívá, je založena na dřívějších čipech vyvinutých výzkumníky z RMIT. Tyto dřívější prototypy využívaly světlo k vytvoření a úpravě „pamětí“. Nové funkce vytvořené výzkumným týmem znamenají, že čip může automaticky zachytit obrazy, manipulovat s nimi a cvičit modely strojového učení, které rozpoznávají objekty s přesností přes 90 %.

Design čipu byl ovlivněn optogenetickou technologií. Optogenetika se týká vyvíjejících se biotechnologických nástrojů, které umožňují vědcům manipulovat neurony s přesností pomocí světla. AI čip vyvinutý týmem RMIT využívá černý fosfor, polovodičový materiál. Černý fosfor je extrémně tenký a mění svůj elektrický odpor, jak se mění vlnová délka světla. Jak se na materiál svítí různými vlnovými délkami světla, materiál mění své vlastnosti, stává se užitečným pro různé funkce, jako je ukládání paměti a zobrazování. Jako hlavní autor studie, Dr. Taimor Ahmed z RMIT, vysvětlil, že světlem poháněné počítačové systémy jsou méně energeticky náročné, přesnější a rychlejší než tradiční výpočetní metody.

Podle Ahmeda je výhodou kombinace modulárních systémů do jednoho nanoměřítkového zařízení to, že systémy umělé inteligence a algoritmy strojového učení lze použít v menších zařízeních. Jako příklad Ahmed vysvětlil, že vědci mohli zmenšit technologii, kterou vyvinuli, aby vylepšili umělou retinu a zlepšili přesnost bionických očí.

„Naše prototyp je významným pokrokem směrem k ultimátnímu v elektronice: čipu s mozkem, který se může učit ze svého prostředí, stejně jako my,“ řekl Ahmed.

Prototypový čip byl navržen s ohledem na snadnou integraci s jinými technologiemi a stávajícími elektronikami.