Cercetătorii demonstrează calculul “nanomagnetic” AI

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

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

Cercetarea a fost publicată în jurnalul Nanotechnology.

Realizarea procesării similare AI cu nanomagneți

În articolul de cercetare, echipa a demonstrat prima dovadă că rețelele de nanomagneți pot realiza procesări similare AI. 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 informațiilor. 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 magneți 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 asupra unei rețele de nanomagneți, starea magneților poate fi modificată în funcție de proprietățile câmpului de intrare și de stările magneților din jur. 

Proiectarea tehnicii noi

Echipa a reușit să proiecteze o tehnică pentru a număra numărul de magneți în fiecare stare după trecerea câmpului.

Dr. Jack Gartside este coautorul principal al studiului. 

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

Killian Stenning este coautorul principal al articolului. 

“Modul în care magneții interacționează ne oferă toate informațiile de care avem nevoie; legile fizicii însele devin 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 utilizând spinurile de atomi din magneții convenționali, dar prin mărirea spinurilor în matrice nanopătrate am reușit să obținem controlul și citirea necesare.”

Reducerea risipei de energie

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

Acest proces duce la o risipă mai mică de energie. Procesarea și stocarea informațiilor sunt efectuate 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.