Nová čipová technologie poháněná světlem by mohla učinit umělou inteligenci chytřejší a menší

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

Mezinárodní tým vědců z Spojených států, Číny a Austrálie spolupracoval na nové elektronické čip, která je navržena tak, aby vylepšila umělou inteligenci kombinací sofistikovaného software a hardwaru v malém zařízení poháněném světlem. Výzkum byl veden RMIT University a 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 dalšími úpravami by technologie použité k vytvoření této čipové technologie mohla sloužit jako základ pro ještě menší a chytřejší zařízení, jako jsou drony a roboty.

Podle RMIT Associate Professora Sumeera Waliu umožňuje nový čipový prototyp mozek-podobnou funkčnost kombinací modulárních komponent do komplexního systému.

„Naše nová technologie radikálně zvyšuje efektivitu a přesnost tím, že kombinuje multiple komponenty a funkcionality do jedné platformy,“ vysvětlil Walia prostřednictvím RMIT news. „To nás přivádí blíže k all-in-one zařízení umělé inteligence inspirované přírodou – lidským mozkem.“

Podle Waliu je cílem výzkumného týmu emulovat jeden z primárních způsobů, jakým mozek učí – kódování vizuální informace jako paměti. Ačkoli je ještě spousta práce, která musí být provedena, prototyp vytvořený výzkumným týmem představuje velký krok směrem k vylepšené interakci mezi lidmi a stroji, škálovatelnými bionickými systémy a neurobiotikou.

Většina komerčních aplikací umělé inteligence se spoléhá na off-site software a zpracování dat, využívající cloud computing. Aby se zvýšila síla a spolehlivost on-site aplikací, prototyp čipu integruje inteligenci a hardware dohromady v příkladu edge AI. Zařízení, jako jsou autonomní vozidla a drony, musí být schopna zpracovat velké množství dat on-site, 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, by mohl rozpoznat světla, jiná vozidla, značky, chodce, rostliny a další. Podle Waliu je možné, že čip může dodat „bezprecedentní úroveň efektivnosti a rychlosti v autonomních a AI-řízených rozhodnutích.“

Technologie, kterou prototyp využívá, je založena na dřívějších čipech vyvinutých výzkumníky 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 trénovat modely strojového učení, které rozpoznávají objekty s přesností přes 90%.

Design prototypu 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 černého fosforu, polovodičového materiálu. Černý fosfor je extrémně tenký a mění svůj elektrický odpor, jak se mění vlnová délka světla. Jak se na materiál svítí různé vlnové délky světla, materiál mění své vlastnosti, stává se užitečným pro různé funkce, jako je úložiště paměti a zobrazování. Jak vedoucí autor studie, Dr. Taimor Ahmed z RMIT, vysvětlil, systémy výpočetní techniky založené na světle jsou méně energeticky náročné, přesnější a rychlejší než tradiční výpočetní metody.

Podle Ahmeda je výhodou kombinace modulárních systémů do jednoho nanoměřítkového zařízení, že systémy umělé inteligence a algoritmy strojového učení mohou být použity 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 ultimátní elektronice: mozek-na-čipu, který se může učit ze svého prostředí, stejně jako my,“ řekl Ahmed.

Prototyp čipu byl navržen s ohledem na snadnou integraci s jinými technologiemi a stávajícími elektronikami.