Een team van ingenieurs heeft hardware gemaakt die vaardigheden kan leren met behulp van een type AI dat momenteel op softwareplatforms draait. Het delen van intelligentiefuncties tussen hardware en software zou de energie compenseren die nodig is voor het gebruik van AI in meer geavanceerde toepassingen zoals zelfrijdende auto's of het ontdekken van drugs.

“Software neemt de meeste uitdagingen in AI aan. Als je naast wat er in de software gebeurt ook intelligentie in de circuitcomponenten zou kunnen integreren, zou je dingen kunnen doen die vandaag de dag gewoon niet kunnen", zegt Shriram Ramanathan, een professor in materiaalkunde aan de Purdue University.

De ontwikkeling van AI-hardware bevindt zich nog in de vroege onderzoeksfasen. Onderzoekers hebben AI gedemonstreerd in stukjes potentiële hardware, maar hebben de grote energievraag van AI nog niet aangepakt.

Naarmate AI meer in het dagelijks leven doordringt, is een sterke afhankelijkheid van software met enorme energiebehoeften niet duurzaam, zei Ramanathan. Als hardware en software intelligentiefuncties zouden kunnen delen, zou een gebied van silicium mogelijk meer kunnen bereiken met een bepaalde input van energie.

Het team van Ramanathan is de eerste die kunstmatig "boomachtig" geheugen demonstreert in een stuk potentiële hardware bij kamertemperatuur. In het verleden hebben onderzoekers dit soort geheugen alleen in hardware kunnen waarnemen bij temperaturen die te laag zijn voor elektronische apparaten.

De resultaten van deze studie zijn gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications.

De hardware die het team van Ramanathan heeft ontwikkeld, is gemaakt van een zogenaamd kwantummateriaal. Deze materialen staan ​​bekend om hun eigenschappen die niet verklaard kunnen worden door de klassieke natuurkunde. Het laboratorium van Ramanathan heeft gewerkt aan een beter begrip van deze materialen en hoe ze kunnen worden gebruikt om problemen in de elektronica op te lossen.

Software gebruikt een boomachtig geheugen om informatie in verschillende 'takken' te ordenen, waardoor die informatie gemakkelijker terug te vinden is bij het leren van nieuwe vaardigheden of taken.

De strategie is geïnspireerd op hoe het menselijk brein informatie categoriseert en beslissingen neemt.

“Mensen onthouden dingen in een boomstructuur van categorieën. We onthouden bijvoorbeeld 'appel' onder de categorie 'fruit' en 'olifant' onder de categorie 'dier'", zegt Hai-Tian Zhang, een postdoctoraal onderzoeker van Lillian Gilbreth aan Purdue's College of Engineering. "Het nabootsen van deze functies in hardware is potentieel interessant voor hersengeïnspireerd computergebruik."

Het team introduceerde een proton in een kwantummateriaal genaamd neodymium nikkeloxide. Ze ontdekten dat het toepassen van een elektrische puls op het materiaal rond het proton beweegt. Elke nieuwe positie van het proton creëert een andere weerstandstoestand, die een informatieopslagplaats creëert die een geheugentoestand wordt genoemd. Meerdere elektrische pulsen creëren een tak die bestaat uit geheugentoestanden.

“We kunnen vele duizenden geheugentoestanden in het materiaal opbouwen door gebruik te maken van kwantummechanische effecten. Het materiaal blijft hetzelfde. We schuifelen gewoon rond protonen, 'zei Ramanathan.

Door simulaties van de eigenschappen die in dit materiaal zijn ontdekt, toonde het team aan dat het materiaal in staat is om de cijfers 0 tot en met 9 te leren. Het vermogen om getallen te leren is een basistest van kunstmatige intelligentie.

De demonstratie van deze bomen bij kamertemperatuur in een materiaal is een stap in de richting van het aantonen dat hardware taken van software kan ontladen.

"Deze ontdekking opent nieuwe grenzen voor AI die grotendeels zijn genegeerd omdat het implementeren van dit soort intelligentie in elektronische hardware niet bestond", zei Ramanathan.

Het materiaal kan ook helpen bij het creëren van een manier waarop mensen op een natuurlijkere manier kunnen communiceren met AI.

“Protonen zijn ook natuurlijke informatiedragers in de mens. Een apparaat dat mogelijk wordt gemaakt door protonentransport, kan een belangrijk onderdeel zijn om uiteindelijk directe communicatie met organismen te bereiken, zoals via een hersenimplantaat, "zei Zhang.

Verhaal Bron:

Materialen door Purdue University. Opmerking: inhoud kan worden bewerkt voor stijl en lengte.