Дослідники демонструють комп’ютерні можливості штучного інтелекту з використанням наномагнетів

Команда дослідників з Імперського коледжу Лондона продемонструвала, як можна виконувати штучний інтелект за допомогою крихітних наномагнетів, які взаємодіють як нейрони мозку.

Цей новий метод “наномагнетного” обчислення може зменшити енергетичні витрати, пов’язані зі штучним інтелектом. Це дуже важливо, оскільки енергетичні витрати штучного інтелекту подвоюються у світі кожні 3,5 місяці.

Дослідження було опубліковано в журналі Нанотехнології.

Досягнення можливостей штучного інтелекту з наномагнетами

У дослідницькій роботі команда продемонструвала перший доказ того, що мережі наномагнетів можуть досягати можливостей штучного інтелекту. Вони також показали, як ці наномагнети можна використовувати для завдань “передбачення часових рядів”, які включають передбачення рівня інсуліну у пацієнтів з цукровим діабетом.

Класичні нейронні мережі засновані на принципах роботи людського мозку, коли нейрони спілкуються один з одним для обробки інформації. Однак було складно використовувати магніти безпосередньо в цьому процесі, оскільки дослідники не знали, як вводити дані або витягувати інформацію.

Для симуляції взаємодії магнетів експерти зазвичай використовують програмне забезпечення, яке працює на традиційних комп’ютерах з кремнієвими чіпами, що допомагає симулювати мозок. Однак зараз команда використовувала магніти самі для обробки та зберігання даних, що позбавляє необхідності у програмному забезпеченні для симуляції.

Наномагнети не всі однакові. Навпаки, вони мають різні “стани”, які залежать від їх напрямку. Застосування магнітного поля до мережі наномагнетів може змінити стан магнетів залежно від властивостей вхідного поля та станів сусідніх магнетів.

Розробка нового методу

Команда змогла розробити метод для підрахунку кількості магнетів у кожному стані після проходження поля.

Доктор Джек Гартсайд є співавтором дослідження.

“Ми намагалися вирішити проблему, як вводити дані, ставити питання та отримувати відповідь з магнетного обчислення протягом довгого часу”, – сказав доктор Гартсайд. “Тепер ми довели, що це можна зробити, і це відкриває шлях для позбавлення від програмного забезпечення, яке здійснює енерговитратну симуляцію”.

Кілліан Стеннинг є співавтором статті.

“Як магнети взаємодіють, дає нам всю необхідну інформацію; самі закони фізики стають комп’ютером”, – сказав Стеннинг.

Доктор Вілл Бранфорд є керівником команди.

“Це була довгострокова мета – реалізувати комп’ютерне обладнання, яке було б натхненно програмними алгоритмами Шеррінгтона та Кіркпатріка. Це було неможливо з використанням спінів на атомах у традиційних магнетах, але шляхом масштабування спінів у нанопатернізовані масиви ми змогли досягти необхідного контролю та виведення інформації”.

Зменшення енергетичних витрат

Багато енергії, яка використовується для штучного інтелекту у традиційних комп’ютерах з кремнієвими чіпами, витрачається марно через неефективний транспорт електронів під час обробки та зберігання інформації. Навпаки, наномагнети не потребують фізичного транспорту частинок, таких як електрони. Вони обробляють та передають інформацію за допомогою “магнонної” хвилі, при цьому кожен магнет впливає на стан інших навколо нього.

Цей процес призводить до менших енергетичних витрат. Обробка та зберігання інформації здійснюються разом, а не окремо, як у традиційних комп’ютерах. З урахуванням усіх цих досягнень наномагнетне обчислення може бути у 100 000 разів більш ефективним, ніж традиційне обчислення.