Insinöörit työskentelevät uudenlaisen neuromorfinen laskennan parissa

Penn Statessa työskentelevä insinöörien tiimi kehittää uudenlaista laskentaa, kun perinteinen laskennan edistys hidastuu. Uusi laskentamenetelmä perustuu aivojen hermoverkkoihin, jotka ovat erittäin tehokkaita.

Tutkimus julkaistiin Nature Communications -julkaisussa.

Aivot innoittama laskenta

Nykyisen laskennan ja analogiset tietokoneiden, johon ihmisaivojen kuuluu, välinen suuri ero on, että entinen koostuu kahdesta tilasta: päällä/pois tai yksi ja nolla. Toisaalta analoginen tietokone voi olla monissa mahdollisissa tiloissa. Tiimin esimerkki on vertailu valon välillä, joka syttyy ja sammuu, ja valon, jolla on muuttuva määrä valaistusta.

Tiimin johtaja ja Penn Statessa insinööritieteiden ja mekaniikan apulaisprofessori Saptarshi Dasin mukaan aivot innoittamaa laskentaa on tutkittu yli 40 vuotta. Nykyään digitaalisten tietokoneiden rajoitukset pakottavat meidät katsomaan korkeanopeuksista kuvan prosessointia, kuten esimerkiksi itseohjautuvissa ajoneuvoissa.

Iso data on myös merkittävässä roolissa siirtymisessä neuromorfinen laskentaan, koska se vaatii mallintunnistus tyyppejä, jotka toimivat hyvin aivot perustuvan laskennan kanssa.

“Meillä on voimakkaat tietokoneet, ei epäilystä siinä, ongelma on, että meidän on tallennettava muisti yhteen paikkaan ja tehtävä laskenta jossain muualla,” Das sanoi.

Siirtämällä dataa edestakaisin muistista logiikkaan, paljon energiaa kuluu, mikä johtaa hitaampiin laskenta nopeuksiin. Kunnes laskenta ja muisti voidaan tallentaa samaan paikkaan, paljon tilaa vaaditaan tällaisessa ympäristössä.

Thomas Shranghamer on tohtorin tutkija ryhmässä ja tutkimuksen ensisijainen kirjoittaja.

“Me luomme keinotekoisia hermoverkkoja, jotka pyrkivät jäljittelemään aivojen energiatehokkuutta ja pinta-alaa,” Shranghamer sanoi. “Aivot ovat niin kompakteja, että ne mahtuvat olkapäiden päälle, kun taas moderni supertietokone vie tilaa, joka on kaksi tai kolme tenniskenttää.”

Uudelleenmääritys keinotekoiset hermoverkot

Tiimi työskentelee keinotekoisilla hermoverkoilla, jotka voidaan uudelleenmääritys samalla tavalla kuin ihmisaivojen hermosolmujen. Tämä tapahtuu soveltamalla lyhytaikaista sähkökenttää grafeenilevyyn, joka on paksu kerros hiiliatomeja. Tiimi osoitti vähintään 16 mahdollista muistitilaa.

“Mitä me olemme osoittaneet, on, että voimme hallita suuren määrän muistitiloja tarkkuudella käyttäen yksinkertaisia grafeenikenttätransistoreja,” Das sanoi.

Tiimi haluaa nyt kaupallistaa teknologian, ja Das uskoo, että siinä on paljon kiinnostusta työssä, kun otetaan huomioon nykyinen siirtyminen neuromorfinen laskentaan suurimpien puolijohdevalmistajien keskuudessa.

Penn Statessa työskentelevän tiimin työ on uusin esimerkki siirtymisestä näihin keinotekoisia hermoverkkoja. Ihmisaivot osoittavat jälleen kerran arvonsa inspiraationa monille uusille teknologioille, ja se tarjoaa arvokkaita näkemyksiä siitä, miten asiantuntijat voivat radikaalisti vähentää modernien supertietokoneiden kokoa.