Insinyur Bekerja pada Jenis Baru Komputasi Neuromorfik

Sebuah tim insinyur di Penn State bekerja pada jenis komputasi baru karena kemajuan komputasi tradisional terus melambat. Metode komputasi baru ini didasarkan pada jaringan saraf otak, yang sangat efisien. 

Makalah ini diterbitkan di Nature Communications. 

Komputasi Terinspirasi Otak

Perbedaan utama antara komputasi modern dan komputer analog, yang termasuk otak manusia, adalah bahwa yang pertama terdiri dari dua keadaan: on-off atau satu dan nol. Di sisi lain, komputer analog dapat memiliki banyak keadaan yang mungkin. Contoh yang digunakan oleh tim adalah perbandingan antara lampu yang menyala dan mati, dan satu yang memiliki jumlah pencahayaan yang bervariasi. 

Menurut pemimpin tim dan asisten profesor ilmu dan mekanika teknik Penn State Saptarshi Das, studi komputasi terinspirasi otak telah berlangsung selama lebih dari 40 tahun. Di dunia saat ini, batasan komputer digital sekarang memaksa kita untuk melihat ke arah pengolahan gambar kecepatan tinggi, yang merupakan kasus untuk kendaraan otonom. 

Data besar juga memainkan peran besar dalam peralihan ke komputasi neuromorfik, mengingat kebutuhan untuk pengenalan pola yang bekerja dengan baik dengan komputasi berbasis otak. 

“Kami memiliki komputer yang kuat, tidak diragukan lagi, masalahnya adalah Anda harus menyimpan memori di satu tempat dan melakukan komputasi di tempat lain,” kata Das.

Dengan memindahkan data bolak-balik dari memori ke logika, banyak energi yang dihabiskan, sehingga menghasilkan kecepatan komputasi yang lebih lambat. Sampai komputasi dan penyimpanan memori dapat berada di tempat yang sama, banyak ruang yang diperlukan untuk lingkungan ini. 

Thomas Shranghamer adalah mahasiswa doktoral di grup dan penulis pertama makalah tersebut. 

“Kami menciptakan jaringan saraf buatan, yang berusaha untuk meniru efisiensi energi dan area otak,” kata Shranghamer. “Otak sangat kompak sehingga dapat muat di atas bahu Anda, sedangkan superkomputer modern membutuhkan ruang seukuran dua atau tiga lapangan tenis.”

Jaringan Saraf Buatan yang Dapat Dikonfigurasi Ulang

Tim bekerja pada jaringan saraf buatan yang dapat dikonfigurasi ulang seperti neuron di otak manusia. Ini terjadi dengan menerapkan medan listrik singkat ke lembaran grafena, yang merupakan lapisan tebal atom karbon. Setidaknya 16 keadaan memori yang mungkin telah didemonstrasikan oleh tim.

“Apa yang telah kami tunjukkan adalah bahwa kami dapat mengontrol sejumlah besar keadaan memori dengan presisi menggunakan transistor efek lapangan grafena sederhana,” kata Das. 

Tim sekarang ingin mengkomersialkan teknologi ini, dan Das percaya bahwa akan ada banyak minat dalam pekerjaan ini mengingat peralihan saat ini ke komputasi neuromorfik di antara perusahaan semikonduktor terbesar. 

Pekerjaan yang datang dari tim di Penn State adalah contoh terbaru dari transisi ke jaringan saraf buatan ini. Otak manusia membuktikan nilainya lagi sebagai inspirasi untuk banyak teknologi terbaru, dan menyediakan wawasan berharga tentang bagaimana para ahli dapat secara drastis mengurangi ukuran superkomputer modern.