Investigadores demuestran computación “nanomagnética” de IA

Un equipo de investigadores del Imperial College London ha demostrado cómo es posible realizar inteligencia artificial (IA) con nanaimanes diminutos que interactúan como las neuronas del cerebro.

Este nuevo método de computación “nanomagnética” podría reducir los costos energéticos relacionados con la IA. Esto es crucial, dado que los costos energéticos de la IA se duplican a nivel global cada 3,5 meses.

La investigación se publicó en la revista Nanotechnology.

Logrando procesamiento similar a la IA con nanaimanes

En el artículo de investigación, el equipo demostró la primera prueba de que las redes de nanaimanes pueden lograr un procesamiento similar a la IA. También mostraron cómo estos nanaimanes se pueden utilizar para tareas de ‘predicción de series temporales’, que incluyen cosas como predecir los niveles de insulina para pacientes diabéticos.

Las redes neuronales clásicas se basan en la forma en que funciona el cerebro humano, con neuronas que se comunican entre sí para el procesamiento de la información. Sin embargo, ha sido difícil utilizar imanes directamente en este proceso, ya que los investigadores no sabían cómo poner datos o extraer información.

Para simular las interacciones de los imanes, los expertos suelen confiar en software que se ejecuta en computadoras tradicionales de silicio, lo que ayuda a simular el cerebro. El avance actual presenció al equipo utilizando imanes para procesar y almacenar datos, lo que elimina la necesidad de simulación de software.

Los nanaimanes no son todos iguales. En cambio, vienen en varios ‘estados’ que dependen de su dirección. Al aplicar un campo magnético a una red de nanaimanes, el estado de los imanes puede cambiar en función de las propiedades del campo de entrada y los estados de los imanes circundantes.

Diseñando la nueva técnica

El equipo pudo tomar esto y diseñar una técnica para contar el número de imanes en cada estado después de que el campo pasó a través.

El Dr. Jack Gartside es coautor principal del estudio.

“Hemos estado tratando de resolver el problema de cómo ingresar datos, hacer una pregunta y obtener una respuesta de la computación magnética durante mucho tiempo”, dijo el Dr. Gartside. “Ahora hemos demostrado que se puede hacer, lo que allana el camino para eliminar el software de la computadora que realiza la simulación intensiva en energía”.

Killian Stenning es coautor principal del artículo.

“La forma en que interactúan los imanes nos da toda la información que necesitamos; las leyes de la física en sí mismas se convierten en la computadora”, dijo Stenning.

El Dr. Will Branford es el líder del equipo.

“Ha sido un objetivo a largo plazo realizar hardware de computadora inspirado en los algoritmos de software de Sherrington y Kirkpatrick”, dijo el Dr. Branford. “No fue posible utilizando los giros en átomos en imanes convencionales, pero al escalar los giros en matrices nanopatronadas, hemos podido lograr el control y la lectura necesarios”.

Reduciendo el desperdicio de energía

Mucha de la energía utilizada para la IA en computadoras convencionales de silicio se desperdicia debido al transporte ineficiente de electrones durante el procesamiento y el almacenamiento de memoria. Por otro lado, los nanaimanes no requieren el transporte físico de partículas como los electrones. Procesan y transfieren información con una onda ‘magnón’, con cada imán afectando el estado de los demás a su alrededor.

Este proceso resulta en menos desperdicio de energía. El procesamiento y el almacenamiento de información se realizan juntos en lugar de por separado, como en el caso de las computadoras tradicionales. Con todos estos avances, la computación nanomagnética podría ser hasta 100.000 veces más eficiente que la computación convencional.