Новый компьютерный чип, работающий на свете, может сделать искусственный интеллект умнее и компактнее

Ученые разработали электронную плату, которая имитирует то, как человеческий мозг обрабатывает визуальную информацию, сочетая алгоритмы искусственного интеллекта с аппаратным обеспечением, необходимым для захвата изображений.

Международная команда исследователей из США, Китая и Австралии сотрудничала над новой электронной платой, предназначенной для улучшения искусственного интеллекта путем объединения сложного программного обеспечения и аппаратного обеспечения в крошечном устройстве, работающем на свете. Исследование было проведено под руководством Университета RMIT и недавно опубликовано в журнале Advanced Materials.

Прототип устройства, созданный исследовательской командой, имеет размеры на уровне нанометров и объединяет программное обеспечение искусственного интеллекта с компьютерным изображением благодаря использованию метаматериалов, которые изменяют то, как чип реагирует на свет. После дальнейшего усовершенствования технология, использованная для создания этого устройства, может стать основой для еще более компактных и умных устройств, а также для беспилотников и роботов.

По словам доцента RMIT Сумира Валиа, новый прототип чипа обеспечивает функциональность, подобную мозгу, объединяя модульные компоненты в сложную систему.

«Наша новая технология радикально увеличивает эффективность и точность, объединяя несколько компонентов и функций в одну платформу», – объяснил Валиа через новости RMIT. «Это приближает нас к созданию устройства искусственного интеллекта, вдохновленного величайшим компьютером, созданным природой – человеческим мозгом».

По словам Валиа, цель исследовательской команды – имитировать один из основных способов, которыми мозг учится – кодирование визуальной информации в память. Хотя еще много работы предстоит сделать, прототип, созданный исследовательской командой, представляет собой большой шаг вперед в направлении улучшения взаимодействия между человеком и машиной, масштабируемых бионических систем и нейробиотических систем.

Большинство коммерческих приложений искусственного интеллекта полагаются на программное обеспечение и обработку данных, расположенные на удаленных серверах, используя облачные вычисления. Чтобы сделать локальные приложения более мощными и надежными, прототип чипа объединяет интеллект и аппаратное обеспечение в примере краевого искусственного интеллекта. Устройства, такие как автономные транспортные средства и беспилотники, должны быть способны обрабатывать大量 данных на месте, что делает их идеальными случаями использования технологии, подобной новому прототипу чипа. Валиа объяснил, что камера в автомобиле, загруженная нейроинспирированным аппаратным обеспечением, которое разработали исследователи, может распознавать свет, другие транспортные средства, знаки, пешеходов, растения и многое другое. По словам Валиа, возможно, что чип может обеспечить «беспрецедентные уровни эффективности и скорости принятия решений в автономных и управляемых искусственным интеллектом системах».

Технология, используемая в прототипе, основана на ранее разработанных чипах исследователями RMIT. Эти ранние прототипы использовали свет для построения и модификации «памяти». Новые функции, созданные исследовательской командой, означают, что чип может автоматически захватывать изображения, манипулировать изображениями и обучать модели машинного обучения, которые распознают объекты с точностью более 90%.

Дизайн прототипа чипа был вдохновлен оптогенетической технологией. Оптогенетика относится к возникающим биотехнологическим инструментам, которые позволяют ученым манипулировать нейронами с точностью, используя свет. Чип искусственного интеллекта, разработанный командой RMIT, использует черный фосфор, полупроводящий материал. Черный фосфор чрезвычайно тонок и изменяет свое электрическое сопротивление при изменении длины волны света. Когда на материал направляют разные длины волны света, материал изменяет свои свойства, становясь полезным для различных функций, таких как хранение памяти и изображений. По словам ведущего автора исследования, доктора Таймора Ахмеда из RMIT, системы вычислений на основе света менее энергоемки, более точны и быстрее, чем традиционные методы вычислений.

По словам Ахмеда, преимущество объединения модульных систем в одно наноразмерное устройство заключается в том, что системы искусственного интеллекта и алгоритмы машинного обучения могут быть использованы в более компактных устройствах. Например, Ахмед объяснил, что ученые могли бы уменьшить технологию, которую они разработали, чтобы улучшить искусственные сетчатки и повысить точность бионических глаз.

«Наш прототип представляет собой значительный шаг вперед в направлении создания идеального электронного устройства: чипа-мозга, который может учиться на окружающей среде, как и мы», – сказал Ахмед.

Прототип чипа был разработан с учетом легкой интеграции с другими технологиями и существующими электронными устройствами.