Ioninen nestepohjainen säilölaskenta

13.05.2022

Tokio-ionista-sailolaskentaa-3-250-t.jpgPhysical reservoir computing (PRC), joka perustuu fyysisten järjestelmien transienttivasteeseen, on houkutteleva koneoppimiskehys, joka voi toteuttaa nopean aikasarjasignaalien käsittelyn pienellä tehonkäytöllä.

Nyt japanilaiset tutkijat esittelevät ionisia nesteitä helposti viritettävänä fyysisenä säilölaitteena, joka voidaan optimoida käsittelemään signaaleja laajalla aikavälillä yksinkertaisesti muuttamalla niiden viskositeettia.

Tekoäly (AI) yleistyy myös sovelluksissa, joissa on antureita ja esineiden internetin laitteita, joissa laskenta ja analyysit halutaan suorittaa lähellä käyttäjää eikä kaukaisella keskitetyllä palvelimella.

Tässä suhteessa fyysisten järjestelmien transienttidynamiikkaan perustuva fyysinen säilölaskenta (PRC) voi yksinkertaistaa huomattavasti reuna-AI:n laskentaparadigmaa.

Kiinteiden PRC-järjestelmien dynamiikalle on kuitenkin ominaista tietyt aikaskaalat, joita ei ole helppo virittää ja jotka ovat yleensä liian nopeita useimmille fyysisille signaaleille.

Ongelman ratkaisemiseksi japanilainen tutkimusryhmä, johon kuuluivat professori Kentaro Kinoshita ja tohtoriopiskelija Sang-Gyu Koh Tokion tiedeyliopistosta sekä kollegoita National Institute of Advanced Industrial Science and Technologystä ehdottivat uudessa tutkimuksessa nestemäisten PRC-järjestelmien käyttöä.

"Perinteisten kiinteiden säilöjen korvaamisen nestemäisillä pitäisi johtaa tekoälylaitteisiin, jotka voivat suoraan oppia ympäristön tuottamien signaalien, kuten äänen ja värinän aikaskaaloissa reaaliajassa", selittää professori Kinoshita."Ioniset nesteet ovat stabiileja sulatettuja suoloja, jotka koostuvat täysin vapaasti vaeltavista sähkövarauksista. Ionisen nesteen dielektristä relaksaatiota tai sitä, kuinka sen varaukset uudelleenjärjestyvät vasteena sähköiseen signaaliin, voitaisiin käyttää säilönä ja se sisältää suuren lupauksen reunan tekoälyn fyysiselle laskennalle."

Tutkimuksessaan ryhmä suunnitteli PRC-järjestelmän, jossa orgaanisen suolan ioninen neste, jonka kationista osuutta (positiivisesti varautunut ioni) voidaan helposti vaihdella valitun alkyyliketjun pituuden mukaan.

Tutkijat havaitsivat, että vaikka säilön aika-asteikko on luonteeltaan monimutkainen, sitä voidaan ohjata suoraan ionisen nesteen viskositeetilla, joka riippuu kationisen alkyyliketjun pituudesta.

Nämä havainnot ovat rohkaisevia, koska ne osoittavat selvästi, että ehdotettu PRC-järjestelmä, joka perustuu dielektriseen relaksaatioon elektrodi-ionisen nesteen rajapinnassa, voidaan virittää sopivasti tulosignaalien mukaan yksinkertaisesti muuttamalla ionisen nesteen viskositeettia. Tämä voisi tasoittaa tietä reuna-AI-laitteille, jotka voivat oppia tarkasti erilaisia elinympäristössä tuotettuja signaaleja reaaliajassa, toteavat tutkijat.

Laskenta ei ole koskaan ollut joustavampaa! hehkuttavat tutkijat yliopistonsa tiedotteessa.

Aiheesta aiemmin:

Tekoälyä MEMS-piireihin

12.07.2024Hyönteisistä inspiroidut liiketunnistin ja logiikka
08.07.2024Kvanttiannealaari parantaa ymmärrystä kvanttimonikehojärjestelmistä
05.07.2024Hyönteisten lennon salaperäinen mekaniikka
01.07.2024Eksitonit mahdollistavat erittäin ohuen linssin
28.06.2024Luontoa tarkkaillen
27.06.2024Uusi fysikaalinen ilmiö kahden erilaisen materiaalin rajapinnassa
20.06.2024Perovskiiteistä 1D-nanolankoja ja topologisia polaroneita
19.06.2024Täysin optinen fotonisiru tunnistaa ja käsittelee
19.06.2024Uusia toiveita sinkki-ilma akuille
17.06.2024Elektroneille viisikaistainen supervaltatie

Siirry arkistoon »