Teadlased võiksid saavutada tehisintellekti, kombineerides valgust ja ülijuhte

Riikliku standardite ja tehnoloogia instituudi teadlased pakuvad laiaulatuslikule tehisintellektile (AI) uut lähenemisviisi, tuginedes fotooniliste komponentide integreerimisele ülijuhtiva elektroonikaga. 

Varasemad lähenemisviisid tehisintellektisüsteemide üldise intelligentsuse saavutamiseks on keskendunud tavapärasele räni mikroelektroonikale, mis on ühendatud valgusega. Sellel lähenemisviisil on aga suuri takistusi. Elektrooniliste ja fotooniliste elementidega ränikiipide valmistamisel on palju füüsilisi ja praktilisi piiranguid. 

Üldine intelligentsus on "võime assimileerida teadmisi sisukategooriate lõikes ja kasutada seda teavet maailma sidusa esituse moodustamiseks". See hõlmab erinevate teabeallikate integreerimist ning selle tulemuseks peab olema ühtne ja kohanemisvõimeline maailmamudel. Üldise intelligentsuse projekteerimine ja riistvarakonstruktsioon nõuab neuroteaduse põhimõtete rakendamist ja väga laiaulatuslikku integratsiooni. 

Uut lähenemisviisi kirjeldati üksikasjalikult Rakendusfüüsika kirjad AIP Publishing. 

Jeffrey Shainline on uuringu autor.

"Me väidame, et töötades madalal temperatuuril ja kasutades ülijuhtivaid elektroonilisi ahelaid, ühe footoni detektoreid ja räni valgusallikaid, avame tee rikkaliku arvutusfunktsiooni ja skaleeritava tootmise poole," ütles Shainline. 

Skaleeritavad ja funktsionaalsed kunstlikud kognitiivsed süsteemid

Teadlaste ja nende uue lähenemisviisi kohaselt võib valguse sidumine keerukate elektrooniliste vooluahelatega suhtlemiseks anda tehislikud kognitiivsed süsteemid, mis on palju mastaapsemad ja funktsionaalsemad kui traditsioonilised lähenemisviisid, mis tuginevad ainult valgusele või elektroonikale. 

"Mind üllatas kõige rohkem see, et optoelektrooniline integreerimine võib madalatel temperatuuridel töötades ja ülijuhtide kasutamisel olla palju lihtsam kui toatemperatuuril töötades ja pooljuhte kasutades," jätkas Shainline. 

Ülijuhtivad footonidetektorid suudavad tuvastada ühe footoni, kuid pooljuhtfotonidetektorid vajavad umbes 1,000 footoni. Ränist valgusallikad töötavad 4 kelviniga, kuid need on 1,000 korda vähem eredad kui toatemperatuuril. Sellest hoolimata on nad suhtlemisel endiselt tõhusad. 

Rakendused, nagu telefonides olevad kiibid, töötavad toatemperatuuril, nii et uus lähenemisviis ei oleks sellistes olukordades nii rakendatav. Kuid see oleks tõhusam kasutamiseks täiustatud arvutisüsteemides. 

Teadlased uurivad nüüd keerukamat integratsiooni teiste ülijuhtivate elektrooniliste vooluringidega. Samuti demonstreerivad nad kunstlike kognitiivsete süsteemide komponente, nagu sünapsid ja neuronid. 

Uue uurimistöö üks peamisi tagajärgi on see, et see näitas, kuidas riistvara saab skaleeritaval viisil toota, mis tähendab, et suured süsteemid võivad olla taskukohasemad. Ülijuhtivast optoelektroonilisest integratsioonist võiks välja tulla ka ülijuhtivatel või fotoonilistel kubitidel põhinevad skaleeritavad kvanttehnoloogiad.