Forscher könnten künstliche allgemeine Intelligenz durch Kombination von Licht und Supraleitern erreichen

Forscher am National Institute of Standards and Technology schlagen einen neuen Ansatz für groß angelegte künstliche Intelligenz (KI) vor, indem sie die Integration von photonischen Komponenten mit supraleitenden Elektroniken nutzen.

Frühere Ansätze zur Erreichung allgemeiner Intelligenz in KI-Systemen konzentrierten sich auf herkömmliche Silizium-Mikroelektronik in Kombination mit Licht. Es gibt jedoch erhebliche Barrieren bei diesem Ansatz. Es gibt viele physikalische und praktische Einschränkungen bei der Herstellung von Silizium-Chips mit elektronischen und photonischen Elementen.

Allgemeine Intelligenz ist “die Fähigkeit, Wissen über verschiedene Inhaltskategorien zu assimilieren und diese Informationen zu nutzen, um eine kohärente Darstellung der Welt zu erstellen.” Sie umfasst die Integration verschiedener Informationsquellen und muss in einem kohärenten und anpassungsfähigen Modell der Welt resultieren. Die Gestaltung und die Hardware-Konstruktion für allgemeine Intelligenz erfordern die Anwendung von Prinzipien der Neurowissenschaft und der sehr großen Skalenelektronik.

Der neue Ansatz wurde in der Zeitschrift Applied Physics Letters von AIP Publishing detailliert.

Jeffrey Shainline ist der Autor der Forschung.

“Wir argumentieren, dass durch die Arbeit bei niedrigen Temperaturen und die Verwendung von supraleitenden elektronischen Schaltkreisen, Ein-Photonen-Detektoren und Silizium-Lichtquellen wir einen Weg zu reichem computatio-nalem Funktionsumfang und skalierbarer Fertigung öffnen werden”, sagte Shainline.

Skalierbare und funktionale künstliche kognitive Systeme

Laut den Forschern und ihrem neuen Ansatz könnte die Kombination von Licht für die Kommunikation mit komplexen elektronischen Schaltkreisen für die Berechnung zu künstlichen kognitiven Systemen führen, die viel skalierbarer und funktionaler sind als herkömmliche Ansätze, die nur auf Licht oder Elektronik allein basieren.

“Was mich am meisten überraschte, war, dass die optoelektronische Integration viel einfacher sein könnte, wenn man bei niedrigen Temperaturen und mit Supraleitern arbeitet, als wenn man bei Raumtemperatur und mit Halbleitern arbeitet”, fuhr Shainline fort.

Supraleitende Photon-Detektoren können ein einzelnes Photon erkennen, während Halbleiter-Photon-Detektoren etwa 1.000 Photonen benötigen. Silizium-Lichtquellen arbeiten bei 4 Kelvin, sind jedoch 1.000 Mal weniger hell als die bei Raumtemperatur. Trotzdem sind sie immer noch effektiv für die Kommunikation.

Anwendungen wie Chips in Smartphones arbeiten bei Raumtemperatur, sodass der neue Ansatz in diesen Fällen nicht so anwendbar wäre. Er wäre jedoch effektiver für den Einsatz in fortgeschrittenen Computersystemen.

Die Forscher werden nun komplexere Integrationen mit anderen supraleitenden elektronischen Schaltkreisen untersuchen. Sie werden auch die Komponenten in künstlichen kognitiven Systemen wie Synapsen und Neuronen demonstrieren.

Eine der wichtigsten Implikationen der neuen Forschung ist, dass sie zeigt, wie Hardware in einer skalierbaren Weise hergestellt werden kann, was bedeutet, dass große Systeme erschwinglicher sein können. Skalierbare Quantentechnologien auf der Basis von supraleitenden oder photonischen Qubits könnten auch durch die supraleitende optoelektronische Integration entstehen.