Ny lysdrevet computerchip kan gøre AI smartere og mindre

Forskere har udviklet en elektronisk chip, der efterligner måden, hvorpå det menneskelige hjerte bearbejder visuelle oplysninger, ved at kombinere AI-algoritmer med den nødvendige hardware til at fange billeder.

Et internationalt hold af forskere fra USA, Kina og Australien har samarbejdet om en ny elektronisk chip, der er designet til at forbedre kunstig intelligens ved at kombinere avanceret software og hardware i en lille enhed, der drives af lys. Forskningen blev ledet af RMIT University og offentliggjort i tidsskriftet Advanced Materials.

Prototype-enheten, der er skabt af forskerholdet, er på nanoskala og integrerer AI-software med computerbilledehardware takket være brugen af metamaterialer, der ændrer, hvordan chippen reagerer på lys. Med yderligere forbedring kan teknologien, der er brugt til at skabe dette, fungere som grundlag for endnu mindre og smartere enheder, samt droner og robotter.

Ifølge RMIT Associate Professor Sumeer Walia, giver den nye chip-prototype hjernelignende funktioner ved at kombinere modulære komponenter i et komplekst system.

“Vores nye teknologi booster radikalt effektivitet og præcision ved at bringe multiple komponenter og funktioner sammen på en enkelt platform,” forklarede Walia via RMIT-nyheder. “Det bringer os tættere på en alt-i-en AI-enhed, der er inspireret af naturens største computeringeniør – det menneskelige hjerte.”

Ifølge Walia er målet for forskerholdet at efterligne en af de primære måder, hjernen lærer – kodningen af visuelle oplysninger som minder. Selvom der stadig er en betydelig mængde arbejde tilbage, repræsenterer prototype-enheten skabt af forskerholdet et stort skridt mod forbedret menneske-maskine-interaktion, skalerbare bioniske systemer og neurobiotik.

De fleste kommercielle AI-anvendelser afhænger af off-site software og dataforarbejdning, der udnytter cloud-computing. For at gøre on-site-anvendelser mere kraftfulde og pålidelige, integrerer prototype-chippen intelligens og hardware sammen i et eksempel på edge-AI. Enheder som autonome køretøjer og droner skal kunne behandle en stor mængde data på stedet, hvilket gør dem til ideelle anvendelser for teknologi som den nye chip-prototype. Walia forklarede, at en dash-cam i en bil, belastet med den neuro-inspirerede hardware, som forskerne har udviklet, kan genkende lys, andre køretøjer, skilte, fodgængere, planter og mere. Ifølge Walia er det muligt, at chippen kan levere “utrolige niveauer af effektivitet og hastighed i autonome og AI-drevne beslutninger”.

Teknologien, som prototype-enheten anvender, er baseret på tidligere chips udviklet af RMIT-forskere. Disse tidligere prototyper anvendte lys til at bygge og ændre “minder”. De nye funktioner, som forskerholdet har skabt, betyder, at chippen kan fange billeder automatisk, manipulere billeder og træne maskinelæringsmodeller, der genkender objekter med over 90% nøjagtighed.

Prototype-chippens design blev påvirket af optogenetisk teknologi. Optogenetik henviser til fremvoksende bioteknologiværktøjer, der giver videnskabsmænd mulighed for at manipulere neuroner med præcision ved hjælp af lys. AI-chippen, som RMIT-holdet har udviklet, anvender sort fosfor, et halvledermateriale. Sort fosfor er ekstremt tyndt og ændrer sin elektriske modstand, når lysbølgelængder ændres. Når forskellige lysbølgelængder skinner på materialet, ændrer materialet sine egenskaber og bliver nyttigt til forskellige funktioner som mindelagring og billedforskning. Ifølge studiets førsteforfatter, Dr. Taimor Ahmed fra RMIT, er lys-baserede computersystemer mindre energi-intensive, mere nøjagtige og hurtigere end traditionelle computermetoder.

Ifølge Ahmed er fordelene ved at kombinere modulære systemer i en enkelt nanoskale-enhed, at AI-systemer og maskinelæringsalgoritmer kan anvendes i mindre enheder. Som eksempel forklarede Ahmed, at videnskabsmænd kunne miniaturisere den teknologi, de havde udviklet, for at forbedre kunstig retiner og forbedre nøjagtigheden af bioniske øjne.

“Vores prototype er et betydeligt skridt mod det ultimative i elektronik: en hjerte-på-en-chip, der kan lære fra sin omgivelse ligesom vi gør,” sagde Ahmed.

Prototype-chippen er designet med let integration med andre teknologier og eksisterende elektronik i mente.