Araştırmacılar Neuromorfik Hesaplama İle İlerleme Kaydediyor

Korea Advanced Institute of Science (KAIST) bünyesindeki bir araştırma ekibi, nöronlar ve sinapsları aynı birim hücrede taklit eden nano boyutlu bir neuromorfik hafıza cihazı geliştirdi. Yeni ilerleme, insan beynini yarı iletken cihazlarla taklit edebilen neuromorfik hesaplama đạtılması için önemli bir adımdır.

Araştırma Nature Communications‘de yayımlandı.

Neuromorfik Hesaplama İle Yapay Zeka Gerçekleştirmek

Uzmanlar, insan beynindeki nöronlar ve sinapsların mekanizmalarını taklit ederek yapay zeka (AI) gerçekleştirmek için neuromorfik hesaplama üzerinde çalışıyorlar. Mevcut bilgisayarlar, insan beyninin belirli bilişsel fonksiyonlarını sağlayamıyor, ancak potansiyelleri kapsamlı bir şekilde araştırılıyor.

Bununla birlikte, mevcut Complementary Metal-Oxide Semiconductor (CMOS) tabanlı neuromorfik devreler, sinerjik etkileşimler olmadan yapay nöronlar ve sinapsları bağlar. Nöronlar ve sinapsların uygulanması zor olduğunu kanıtladı.

Bu sınırlamaları aşmak için, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü’nden Professor Keon Jae Lee liderliğindeki araştırma ekibi, biyolojik çalışma mekanizmalarını tek bir hafıza hücresinde nöron-sinaps etkileşimlerini tanıtarak uyguladı. Bu, geleneksel yaklaşımın aksine, yapay nöron ve sinaps cihazlarını elektriksel olarak bağlamaktan farklıdır.

Yapay Sinaps Cihazları

Önceki çalışmalarda incelenen yapay sinaps cihazları, genellikle paralel hesaplamaları hızlandırmak için kullanılır, bu da insan beyninin işleyiş mekanizmalarından açık farklılıklar gösterir. Nöronlar ve sinapslar arasındaki sinerjik etkileşimleri neuromorfik hafıza cihazında uygulayarak, biyolojik sinir ağı mekanizmaları taklit edilebilmiştir. Neuromorfik cihaz, ayrıca karmaşık CMOS nöron devrelerini tek bir cihazla değiştirebilir, bu da ölçeklenebilirlik ve maliyet etkinliğini artırır.

İnsan beyni, 100 milyar nöron ve 100 trilyon sinaptan oluşan karmaşık bir ağdan oluşur ve bu yapıların işlevleri ve yapıları dış uyaranlara bağlı olarak değişebilir, bu da çevreye uyum sağlamalarına olanak tanır. Araştırma ekibi tarafından geliştirilen neuromorfik cihaz, kısa süreli ve uzun süreli hafızaların, nöronlar ve sinapsların özelliklerini taklit eden volatile ve non-volatile hafıza cihazlarını kullanarak bir arada bulunmasını sağlar. Volatile hafıza, bir eşik anahtarı cihazı tarafından temsil edilirken, faz değişim hafızası non-volatile cihaz olarak kullanılır. İki ince film cihazı anında elektrotlar olmadan entegre edilerek, nöronlar ve sinapsların fonksiyonel adaptasyonu neuromorfik hafızada uygulanabilir.

“Nöronlar ve sinapslar, hafıza ve öğrenme gibi bilişsel fonksiyonları oluşturmak için birbirleriyle etkileşime girer, bu nedenle her ikisini de simüle etmek, beyin esinlenen yapay zeka için temel bir unsurdur” dedi Profesör Lee. “Geliştirilen neuromorfik hafıza cihazı, nöronlar ve sinapslar arasındaki pozitif geri besleme etkisini uygulayarak, unutulan bilgilerin hızlı öğrenmesini sağlayan yeniden eğitim etkisini de taklit eder.”