Cercetătorii demonstrează calculul „nanomagnetic” AI

O echipă de cercetători de la Imperial College London a demonstrat cum este posibil să se efectueze inteligență artificială (IA) cu nanomagneți mici care interacționează ca neuronii creierului.

Această nouă metodă de „calcul nanomagnetic” ar putea reduce costurile energetice legate de IA. Acest lucru este crucial, având în vedere că costurile energetice ale IA se dublează la nivel global la fiecare 3,5 luni.

Cercetarea a fost publicată în revista Nanotehnologie.

Obținerea procesării similare IA cu nanomagneți

În articolul de cercetare, echipa a demonstrat prima dovadă că rețelele de nanomagneți pot obține procesare similară IA. Ei au arătat, de asemenea, cum acești nanomagneți pot fi utilizați pentru sarcini de „predicție a seriei de timp”, care includ lucruri precum predicția nivelului de insulină pentru pacienții diabetici.

Rețelele neuronale clasice se bazează pe modul în care funcționează creierul uman, cu neuroni care comunică între ei pentru procesarea informației. Cu toate acestea, a fost dificil să se utilizeze direct magneți în acest proces, cercetătorii neștiind cum să introducă date sau să extragă informații.

Pentru a simula interacțiunile magnetice, experții se bazează de obicei pe software-ul rulat pe calculatoare tradiționale cu siliciu, care ajută la simularea creierului. Progresul actual a constat în faptul că echipa a utilizat magneții înșiși pentru a procesa și stoca date, ceea ce elimină nevoia de simulare software.

Nanomagneții nu sunt toți la fel. În schimb, ei vin în diferite „stări” care depind de direcția lor. Prin aplicarea unui câmp magnetic la o rețea de nanomagneți, starea magneților poate fi modificată în funcție de proprietățile câmpului de intrare și de stările magneților din jur.

Proiectarea noii tehnici

Echipa a putut să ia aceasta și să proiecteze o tehnică pentru a număra numărul de magneți în fiecare stare după trecerea câmpului.

Dr. Jack Gartside este co-autorul principal al studiului.

„Am încercat să rezolvăm problema de a introduce date, a pune o întrebare și a obține un răspuns din calculul magnetic pentru o perioadă lungă de timp”, a spus dr. Gartside. „Acum am demonstrat că acest lucru poate fi făcut, ceea ce deschide calea pentru eliminarea software-ului de calculator care efectuează simularea consumatoare de energie.”

Killian Stenning este co-autorul principal al articolului.

„Modul în care magneții interacționează ne oferă toate informațiile de care avem nevoie; legile fizicii devin ele însele calculatorul”, a spus Stenning.

Dr. Will Branford este liderul echipei.

„A fost un obiectiv pe termen lung să realizăm hardware de calculator inspirat de algoritmii software ai lui Sherrington și Kirkpatrick”, a spus dr. Branford. „Nu a fost posibil folosind spinii atomilor în magneți convenționali, dar prin scalarea spinilor în matrice nanopătrate am putut obține controlul și citirea necesare.”

Reducerea risipei de energie

O parte semnificativă a energiei utilizate pentru IA în calculatoarele convenționale cu cipuri de siliciu este irosită din cauza transportului ineficient al electronilor în timpul procesării și stocării. Pe de altă parte, nanomagneții nu necesită transportul fizic al particulelor precum electronii. Ei procesează și transferă informații cu o undă „magnon”, fiecare magnet afectând starea celor din jur.

Acest proces duce la o risipă mai mică de energie. Procesarea și stocarea informațiilor se fac împreună, și nu separat, așa cum se întâmplă în calculatoarele tradiționale. Cu toate aceste progrese, calculul nanomagnetic ar putea fi de până la 100.000 de ori mai eficient decât calculul convențional.