Tekoälyä MEMS-piireihin

Yksittäinen piipalkki (punainen) sekä sen ohjailun (keltainen) ja luennan (vihreät ja siniset) elektrodit, toteuttavat MEMS-piirin, joka kykenee käsittelemään erilaisia laskelmia. Image: Guillaume Dion

(19.10.2018) Koska tekoälystä on tullut yhä kehittyneempää, se on innostanut uusiin ponnistuksiin kehittää tietokoneita, joiden fyysinen arkkitehtuuri jäljittelee ihmisen aivoja.

Yksi lähestymistapa, jota kutsutaan säiliötietotekniikaksi (reservoir computing), mahdollistaa piiriteknisten laitteiden saavuttaa kehittymässä olevan tekoälyn edellyttämän korkeamman asteisen laskennan. Yksi uusi laite korostaa erittäin pienten mekaanisten järjestelmien mahdollisuuksia näiden laskelmien saavuttamiseksi.

Tutkijoiden ryhmä Kanadan Quebecin Université de Sherbrookesta kertoo mikroelektromekaanisen järjestelmän (MEMS) avulla rakennetun ensimmäisen säiliötietokoneen rakentamisesta.

Tutkijoiden koostama neuroverkko hyödyntää mikrosirun piipalkin epälineaarista dynamiikkaa laskelmien suorittamiseen. Ryhmän töiden tarkoituksena on luoda laitteita, jotka voivat toimia samanaikaisesti anturina ja tietokoneena käyttäen murto-osaa tavanomaisen tietokoneen energian tarpeesta.

"Tällaisia laskelmia tehdään yleensä vain ohjelmistossa ja tietokoneet voivat olla tehottomia", sanoo tutkija Guillaume Dion. "Monet nykyantureista on rakennettu MEMS:n oheen, joten kehittämämme tyyppiset laitteet ovat ihanteellinen tekniikka ja voivat hämärtää antureiden ja tietokoneiden välistä rajaa."

Laite perustuu epälineaariseen dynamiikkaan siten miten ohut piipalkki värähtelee tilassa. Tämän värähtelyn tuloksia käytetään rakentamaan virtuaalinen neuroverkko, joka syöttää sisääntulosignaalin korkeampaan ulottuvuuteen, jota tarvitaan neuroverkkolaskennassa.

Demotilanteissa järjestelmä kykeni vaihtamaan keskenään erilaisten vertailutehtävien kesken suhteellisen helposti, Dion toteaa, mukaan lukien luokiteltaessa puheääniä ja käsittelemällä binäärikuviota vastaavasti tarkkuuksilla 78,2 prosenttia ja 99,9 prosenttia.

"Tämä pieni piipalkki voi tehdä hyvin erilaisia tehtäviä", sanoo toinen kirjoittaja Julien Sylvestre. "Se on yllättävän helppo säätää toimimaan sanojen tunnistamisessa."

Sylvestre kertoo, että hän ja kollegansa haluavat tutkia yhä monimutkaisempia laskutoimituksia piipalkkilaitteella, toiveinaan kehittää pieniä ja energiatehokkaita antureita ja robottiohjaimia.

Tavoitteena kvanttitietokone

Uusin kirjani esittelee kvanttitietokoneen toimintaa yleisellä tasolla ja käsittelee aiheen tiedemaailman tämänhetkisiä saavutuksia.

Esiin tulee myös futuristisimman tavoitteen ja tämän hetken saavutusten syvä kuilu. Toisaalta kvanttitietotekniikka on jo toteutumassa tietyillä rajallisilla resursseilla ja tavoitteilla. Ja onko alalla kilpailevia tekniikoita.

Tutkijapiireissä kvanttitietokoneen tuloon uskotaan aika vahvasti. Osittain voidaan sanoa että se on jo todellisuutta mutta onko se saavutettavissa tasolle jolle sitä eniten hehkutettiin.

Kirja on saatavissa nyt myös englannin kielisenä Aiming for Quantum Computer –versiona.

Kirjat ja niiden e-kirjaversiot on hankittavissa kustantajan Books on Demand kirjakauppaosiosta ja erilaisista nettikirjakaupoista.

Tutustu kirjan sisällysluetteloon.


Aiemmat uutiset

Taajuuskampa, laser ja resonaattori samalle piirille (18.10.2018)
Columbia Engineeringin tutkijat kertovat rakentaneensa Kerr-tyyppisen taajuuskampageneraattorin, joka ensimmäistä kertaa integroi laserin ja mikroresonaattorin näin..

Valon ja aineen vuorovaikutuksia kaksiulotteisissa (17.10.2018)
Tutkimukset valon ja aineen vuorovaikutuksista voi johtaa parempiin elektroniikka- ja optoelektronisiin laitteisiin. Rensselaerin apulaisprofessori Sufei Shin tutkimusjulkaisu..

Erittäin ohuita antenneja (16.10.2018)
Lähes näkymättömän ohutta MXene-antennia voidaan soveltaa monenlaisiin alustoihin ja toimimaan paremmin mobiililaitteissa kuin tällä hetkellä käytettävät antennimateriaalit..