Aivomaista tietotekniikkaa

13.05.2019

Munster-kohti-valo-perustaista-aivomaista-tietokonetta-300-t.jpgKaavamainen esitys fotonisesta aivojen toimintaa jäljittelevästä prosessorista, joka tarjoaat lupaavan alustan koneoppimisen ja mallintunnistuksen haasteisiin.

Kansainvälinen tutkijaryhmä Münsterin, Oxfordin ja Exeterin yliopistoista ovat kehittäneet fotonisen piiritekniikan, joka voisi tasoittaa tietä aivoja muistuttavalla laskentatekniikalle.

Tutkijat onnistuivat tuottamaan sirun, joka sisälsi keinotekoisten neuronien verkoston, joka toimii valolla ja voi jäljitellä hermosolujen ja niiden synapsien käyttäytymistä.

Tutkijat pystyivät myös osoittamaan, että tällainen optinen neurosynaptinen verkko pystyy omaksumaan informaatiota ja käyttämään sitä pohjana laskennalle ja kuvioiden tunnistamiselle - aivan kuten aivot voivat.

Koska järjestelmä toimii vain valolla eikä perinteisillä elektroneilla, se voi käsitellä dataa monta kertaa nopeammin.

Saksalaisten ja brittiläisten tutkijoiden esittämä periaate perustuu optisiin aaltoputkiin, jotka ovat integroitu siruihin faasimuutosmateriaalinen kanssa.

Faasimuutosmateriaalit muuttavat dramaattisesti optisia ominaisuuksiaan riippuen siitä, ovatko ne kiteisiä vai amorfisia. Faasimuutos voidaan herättää valolla kun laser lämmittää materiaalia.

”Koska materiaali reagoi niin voimakkaasti ja muuttaa ominaisuuksiaan dramaattisesti, se sopii hyvin synapsien jäljittelemiseen ja impulssien siirtoon kahden neuronin välillä”, kertoo Johannes Feldmann, joka teki monia kokeita osana väitöskirjaansa Münsterin yliopistossa.

Purduen yliopiston asiantuntijat ovat puolestaan kehittäneet prosessin, jossa käytetään magnetismia aivojen kaltaisissa verkoissa ohjelmoimaan ja opettamaan laitteita kuten robotteja ja itseohjautuvia autoja yleistämään paremmin eri kohteita.

Munster-PURDUE-magneetit-tekoalylle-300-t.jpg”Meidän stokastinen neuroverkko yrittää jäljitellä tiettyjä ihmisaivojen toimintoja ja laskea neuronien ja synapsisten yhteyksien kautta”, toteaa professori Kaushikin Roy.

”Näin laskinaivot eivät ainoastaan saata tallentaa informaatiota vaan myös yleistää hyvin esineitä ja tehdä päätelmiä suoriutuakseen paremmin eri objektien erottelussa.”

Nanomagneetin kytkentädynamiikka on samanlainen kuin hermosolujen sähköinen dynamiikka. Magneettiset tunneliliitokset osoittavat kytkentäkäyttäytymistä, joka on luonteeltaan stokastista.

"Suuri etu kehittämällämme magneettiteknologialla on sen erittäin energiatehokas toiminta,” toteaa Roy. ”Olemme luoneet yksinkertaisemman verkon, joka edustaa hermosoluja ja synapseja.”

Roy kertoo, että aivojen kaltaisilla verkoilla on myös muita käyttötarkoituksia vaikeiden ongelmien ratkaisemiseen, mukaan lukien erilaiset optimointiongelmat, kuten matkamyyjän ongelma ja kaavion väritys. Ehdotetut stokastiset piirit voivat toimia "luonnollisena annealeerina", mikä auttaa algoritmeja siirtymään pois paikallisesta minimistä.

Aiheesta aiemmin:

Itseoppimiseen tukeutuva konenäkö

Sulautettua tekoälyä

Tekoälyä spintroniikalla

21.02.2020Vauhdikkaita muistirakenteita
20.02.2020Kierrätystä ja palonestoa
19.02.2020Nestepisaroilla jopa viiden voltin jännite
18.02.2020Kuitusiirron ennätyskapasiteetti
17.02.2020Kubitteja keinoatomeista
14.02.2020Kohinalla hehkuttaen
14.02.2020Tehokkaampia sähkökatalyyttisiä reaktioita
12.02.2020Elektroninen nenä MOF-materiaaleista
11.02.2020Uudenlainen elektrodirakenne tehokkaamille akuille
10.02.2020Kvanttitiedonsiirtoa nykyisissä kuituverkoissa
07.02.2020Uusi kvasihiukkanen löydetty: Pi-ton
06.02.2020Resonaattorit hidastavat valoa
05.02.2020Nanoputkien rullasta uudenlaista materiaalia
04.02.2020Tehokkaampaa terahertsitaajuuksien ilmaisua
03.02.2020Ensimmäinen yksikerroksinen amorfinen kalvo
31.01.20205000 vuotta kestävä paristo
30.01.2020Uusia vihjeitä suprajohtavuudesta
29.01.2020Litiumakuille pidempiä ajomatkoja?
28.01.2020Kvanttilämpöä ja kvanttilomittumista mittaillen
27.01.2020Laserdiodi emittoi syvää UV-valoa
24.01.2020Keinoiho magnetismia tunnistavin anturein
23.01.2020Kiertymä muokkaa kaistaeroa
22.01.2020Yleismuistin virstanpylväs
21.01.2020Ensimmäinen antiferromagneettinen topologinen kvanttimateriaali
20.01.2020Nanoantenneja tiedonsiirtoon
17.01.2020Muisteja erittäin kylmään laskentaan
16.01.2020Laskentaa molekyyleillä
16.01.2020Konenäölle nyt myös konesilmät
14.01.2020Piin kvanttibiteillä uusiin ulottuvuuksiin
13.01.2020Uusi menetelmä kestäville GaN-transistoreille
10.01.2020Hiukkaskiihdytin mikropiirille
09.01.2020Biologista energiantuottoa
08.01.2020Kvanttiteleportaatio piifotonisella sirulla
07.01.2020Kohti spintronisia MRAM-muisteja
07.01.2020Tehokas litium-rikki akku
03.01.2020Pieniä parannuksia litiumioni-akuille
02.01.2020Kvanttimateriaalia vaikkapa naamiointiin
02.01.2020Perovskiiteistä löytyy yllätyksiä
31.12.2019Lämpökytkin polymeeristä
30.12.2019Elektroniikka valon nopeudella
23.12.2019Turvallista ja käytännöllistä viestintää
20.12.2019Ferrosähköisyys yhdistää transistorit ja muistit
19.12.2019Kytkettäviä plasmoneja muoveihin
18.12.2019Magnonit töihin
17.12.2019Lämmönsiirtoa tyhjyyden läpi
16.12.2019Nailon ja taivutus vauhdittavat orgaanista elektroniikkaa
13.12.2019Viat saattavat tehostaa akkuja
12.12.2019Hiili ja pii jakavat ja yhdistävät fotoneja
11.12.2019Timanttien avulla parempia superkonkkia
10.12.2019Sähköis-optista tietotekniikkaa
09.12.2019Lämpösähköä hiilinanoputkilla
09.12.2019Valokuitua selluloosasta
05.12.2019Näppärä terahertsinen tekniikka
04.12.2019Palamattomia litium-akkuja
03.12.2019Bittejä ja simulointia atomien mittakaavassa
02.12.2019Metallijohde Cooperin pareilla
29.11.2019Plasmoniikan avulla edullinen monispektrikamera
28.11.2019Hiilinanoputket pääsevät vauhtiin
27.11.2019Löytö ferrosähköisissä tuplaa potentiaalin
26.11.2019Antenni lämpösäteilylle
25.11.2019Jatkuvuutta Mooren laille
22.11.2019Skyrmioneja huonelämpötilassa
21.11.2019Hukkalämpö sähköksi uusin keinoin
20.11.2019Keinotekoiset lehdet tuottavat kaasua ja nesteitä
18.11.2019Fotonikytkin CMOS-piireille
15.11.2019Parempia langattomia anturitekniikoita
13.11.2019Uudenlaisia fotonisia nestekiteitä
12.11.2019Onnistumisia orgaanisissa
11.11.2019Kohti älykkäitä mikrorobotteja
09.11.2019Suomen suurin valtti kybersodassa on luottamus
08.11.2019Jäähdytystekniikkaa 3D-elektroniikalle vaikka avaruuteen
07.11.2019Uusia tiloja grafeenin taikakulmassa
06.11.2019Kohti antiferromagneettisia muisteja
05.11.2019Muuntaa 2D-tasot pehmeiksi ja joustaviksi 3D-rakenteiksi
04.11.2019Tarkempia kiderakenteita ja proteiineja aurinkokennoihin
01.11.2019Kvanttiakussa ei synny häviöitä
31.10.2019Keinoja ja visioita 2D-materiaalien käytölle
30.10.2019Käteviä ADC- ja DAC-muuntimia IoT-aikakaudelle
29.10.2019Kvanttipisteitä edullisesti ja tarkasti
25.10.2019Paljonko on kvanttilaskennan ylivoima?
24.10.2019Tehokkaampia superkondensaattoreita
23.10.2019Uudenlaisia kalvoja hiilinanoputkista
22.10.2019Valolla kohti huonelämpöistä kvanttitietokonetta
21.10.2019Japanissa kokeiltiin petabitin verkkoyhteyksiä
18.10.2019Suprajohtavuutta moduloiden
17.10.2019Spin- ja varausvirran hallintaa
16.10.2019Spektrometriaa sirupiirillä
15.10.2019Uusia ulottuvuuksia printtielektroniikalle
14.10.2019Löytö energiatehokkaalle elektroniikalle
11.10.2019Pikotiedettä ja uusia materiaaleja
10.10.2019Lomittumista 50 kilometrissä valokuitua
09.10.2019Koneoppiminen etsii uusia materiaaleja
08.10.2019Parhaat kahdesta maailmasta: Magnetismi ja Weyl -puolimetallit
07.10.2019Tehokkaampaa energian keruuta IoT-antureille
04.10.2019Uusia kierrätyskelpoisia akkukonsepteja
03.10.2019Supratekniikalla tehokkaampaa tietotekniikkaa
02.10.2019Paramagneettiset spinit tuottavat sähköä lämmöstä
01.10.2019Kolme kertaa parempi infrapunailmaisin
30.09.2019Yksisuuntainen radiotie synteettisellä Hall-efektillä
27.09.2019Katsaus kvanttilaskennan tekniikoihin

Näytä lisää »