研究者が「ナノ磁気」コンピューティングでAIを実現

ロンドンの帝国大学の研究チームは、脳の神経細胞のように相互作用するナノ磁石を使用して人工知能（AI）を実現する方法を実証しました。

この新しい「ナノ磁気」コンピューティング方法は、AIに関連するエネルギー費用を削減する可能性があります。これは、AIのエネルギー費用が世界的に3.5ヶ月ごとに2倍になるという事実に比べると重要です。

この研究は、ナノテクノロジーというジャーナルに掲載されました。

ナノ磁石を使用したAIのような処理

研究論文では、ナノ磁石のネットワークがAIのような処理を実現できることを初めて証明しました。また、ナノ磁石を「時間シリーズ予測」タスクに使用する方法も示しました。例えば、糖尿病患者のインスリンレベルを予測することができます。

クラシックな神経ネットワークは、人間の脳の仕組みに基づいています。神経細胞が情報を処理するために相互作用します。しかし、磁石を直接このプロセスに使用することは難しく、研究者はデータを入力したり情報を抽出する方法を知りませんでした。

専門家は通常、磁気相互作用をシミュレートするために、伝統的なシリコンベースのコンピューターで実行されるソフトウェアに頼ります。これは脳をシミュレートするのに役立ちます。しかし、現在の進歩により、チームは磁石自体を使用してデータを処理および保存することができ、ソフトウェアシミュレーションの必要性がなくなりました。

ナノ磁石はすべて同じではありません。代わりに、方向に応じてさまざまな「状態」があります。ナノ磁石のネットワークに磁気フィールドを適用すると、磁石の状態は入力フィールドの特性と周囲の磁石の状態に応じて変化します。

新しい技術の設計

チームはこれを利用して、フィールドが通過した後の各状態の磁石の数を数える技術を設計することができました。

ジャック・ガートサイド博士は、この研究の共同第一著者です。

「私たちは、データを入力し、質問をして、答えを得るための磁気コンピューティングの問題を解決しようとしてきました」とガートサイド博士は述べました。「今、証明しました。エネルギーを大量に消費するシミュレーションを行うコンピューターソフトウェアを排除する道が開けました。」

キリアン・ステニングは、この論文の共同第一著者です。

「磁石が相互作用することで、私たちに必要なすべての情報が得られます。物理学の法則自体がコンピューターになります」とステニングは述べました。

ウィル・ブランフォード博士はチームリーダーです。

「シェリントンとカークパトリックのソフトウェアアルゴリズムに基づくコンピューターハードウェアを実現することが、長期的な目標でした」とブランフォード博士は述べました。「従来の磁石の原子スピンを使用することは不可能でしたが、スピンをナノパターン化された配列に拡大することで、必要な制御と読み出しを実現することができました。」

エネルギー浪費の削減

伝統的なシリコンチップコンピューターで使用されるAIの多くのエネルギーは、処理とメモリ保存の際の電子の非効率的な輸送により浪費されます。一方、ナノ磁石は電子のような粒子の物理的な輸送を必要としません。代わりに、各磁石が周囲の磁石の状態に影響を与える「マグノン」波を使用して情報を処理および転送します。

このプロセスにより、エネルギー浪費が減少します。情報の処理と保存は、伝統的なコンピューターでは別々に行われますが、ナノ磁気コンピューティングでは一緒に行われます。これらの進歩により、ナノ磁気コンピューティングは従来のコンピューティングよりも最大100,000倍効率が良くなる可能性があります。