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 auf die Integration von photonischen Komponenten mit supraleitenden Elektroniken setzen.

Frühere Ansätze, um allgemeine Intelligenz in künstlichen Intelligenzsystemen zu erreichen, konzentrierten sich auf herkömmliche Silizium-Mikroelektronik in Kombination mit Licht. Es gibt jedoch erhebliche Barrieren für diesen 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 verwenden, um eine kohärente Darstellung der Welt zu erstellen.” Sie beinhaltet die Integration verschiedener Informationsquellen und muss in einem kohärenten und adaptiven Modell der Welt resultieren. Das Design und die Hardware-Konstruktion für allgemeine Intelligenz erfordern die Anwendung von Prinzipien der Neurowissenschaft und der sehr großen Skalenelektronik.

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

Jeffrey Shainline ist Autor der Forschung.

“Wir argumentieren, dass wir durch die Arbeit bei niedriger Temperatur und die Verwendung von supraleitenden elektronischen Schaltkreisen, Ein-Photonen-Detektoren und Silizium-Lichtquellen einen Weg zu reicher Rechenfunktion und skalierbarer Fertigung eröffnen 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 Rechnung zu künstlichen kognitiven Systemen führen, die viel skalierbarer und funktionaler sind als herkömmliche Ansätze, die sich auf Licht oder Elektronik allein verlassen.

“Was mich am meisten überraschte, war, dass die optoelektronische Integration viel einfacher sein könnte, wenn man bei niedrigen Temperaturen und mit Supraleitern arbeitet, anstatt bei Raumtemperatur und mit Halbleitern”, 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 Telefonen arbeiten bei Raumtemperatur, daher wäre der neue Ansatz in diesen Situationen nicht so anwendbar. Er wäre jedoch effektiver für den Einsatz in fortschrittlichen Rechnersystemen.

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 Auswirkungen der neuen Forschung ist, dass sie gezeigt hat, wie Hardware auf skalierbare Weise hergestellt werden kann, was bedeutet, dass große Systeme erschwinglicher sein können. Skalierbare Quantentechnologien auf der Grundlage von supraleitenden oder photonischen Qubits könnten auch durch die supraleitende optoelektronische Integration entstehen.