Forskere kan opnå kunstig almindelig intelligens ved at kombinere lys, superledere

Forskere ved National Institute of Standards and Technology foreslår en ny tilgang til storskala kunstig intelligens (AI) ved at integrere fotoniske komponenter med superleder-elektronik.

Tidligere tilgange til at opnå almindelig intelligens i kunstig intelligens-systemer har fokuseret på konventionel silicium-mikroelektronik parret med lys. Der er dog store barrierer for denne tilgang. Der er mange fysiske og praktiske begrænsninger ved fabrikationen af silicium-chips med elektroniske og fotoniske elementer.

Almindelig intelligens er “evnen til at assimilere viden på tværs af indholdskategorier og bruge denne information til at danne en samlet og kohærent repræsentation af verden”. Det indebærer integration af forskellige kilder af information, og det må resultere i en kohærent og adaptiv model af verden. Design og hardware-konstruktion for almindelig intelligens kræver anvendelse af principper fra neurovidenskab og meget-storskala-integration.

Den nye tilgang blev detaljeret i Applied Physics Letters af AIP Publishing.

Jeffrey Shainline er forfatteren bag forskningen.

“Vi argumenterer for, at ved at operere ved lav temperatur og bruge superleder-elektroniske kredsløb, enkelt-foton-detektorer og silicium-lyskilder, vi vil åbne en vej mod rig komputationsfunktion og skalerbar fabrikation,” sagde Shainline.

Skalerbare og funktionelle kunstige kognitive systemer

Ifølge forskerne og deres nye tilgang kan parret lys til kommunikation med komplekse elektroniske kredsløb til computation føre til kunstige kognitive systemer, der er langt mere skalerbare og funktionelle end traditionelle tilgange, der afhænger af lys eller elektronik alene.

“Det, der overraskede mig mest, var, at optoelektronisk integration kan være meget lettere, når man arbejder ved lav temperatur og bruger superledere end når man arbejder ved stuetemperatur og bruger halvledere,” fortsatte Shainline.

Superleder-foton-detektorer kan registrere en enkelt foton, men halvleder-foton-detektorer kræver omkring 1.000 fotoner. Silicium-lyskilder opererer ved 4 kelvin, men de er 1.000 gange mindre lysstærke end dem ved stuetemperatur. Trods dette er de stadig effektive til kommunikation.

Anvendelser som chip i telefoner opererer ved stuetemperatur, så den nye tilgang ville ikke være så anvendelig i disse situationer. Det ville dog være mere effektivt til anvendelser i avancerede computersystemer.

Forskere vil nu se på mere kompleks integration med andre superleder-elektroniske kredsløb. De vil også demonstrere komponenterne i kunstige kognitive systemer, såsom synapser og neuroner.

En af de vigtigste implikationer af den nye forskning er, at den demonstrerede, hvordan hardware kan fabrikeres på en skalerbar måde, hvilket betyder, at store systemer kan være mere overkommelige. Skalerbare kvante-teknologier baseret på superleder- eller fotoniske qubits kunne også komme ud af superleder-optoelektronisk integration.