Nopeaa tekoälylaskentaa vähällä energian käytöllä

17.08.2022

MIT-analoginen-syvaoppiminen-250-t.jpgUusi tekoälyn alue, jota kutsutaan analogiseksi syväoppimiseksi, lupaa nopeamman laskennan murto-osalla energiankulutuksesta.

Ohjelmoitavat resistanssit ovat keskeisiä rakenneosia analogisessa syväoppimisessa. Toistamalla ohjelmoitavien vastusten ryhmiä monimutkaisissa kerroksissa tutkijat voivat luoda analogisten keinotekoisten "neuronien" ja "synapsien" verkon, jotka suorittavat laskelmia aivan kuten digitaalinen neuroverkko. Tätä verkkoa voidaan sitten kouluttaa monimutkaisiin tekoälytehtäviin kuten kuvantunnistus ja luonnollisen kielen käsittely.

Monitieteinen MIT-tutkijoiden ryhmä päätti ylittää aiemmin kehittämänsä analogisen synapsin nopeusrajoitukset. He käyttivät valmistusprosessissa epäorgaanista materiaalia, jonka ansiosta heidän laitteet toimivat miljoona kertaa nopeammin kuin heidän aiemmat versiot ja on myös noin 10 000 kertaa nopeampi kuin ihmisen aivojen synapsit.

Valittu epäorgaaninen materiaali tekee vastuksesta myös erittäin energiatehokkaan ja lisäksi se on yhteensopiva piivalmistuksen tekniikoiden kanssa.

"Laitteen toimintamekanismi on pienimmän ionin, protonin, sähkökemiallinen lisääminen eristävään oksidiin moduloimaan sen sähkönjohtavuutta. Koska työskentelemme erittäin ohuiden laitteiden kanssa, voisimme kiihdyttää näiden ionin liikettä käyttämällä vahvaa sähkökenttää, mikä ajaa nämä ioniset rakenteet nanosekuntien toimivuuteen", selittää professori Bilge Yildiz.

Biologisissa soluissa toimintapotentiaali millisekuntien luokkaa mutta uudessa ratkaisussa tutkijat käyttivät jopa 10 volttia nanomittaisen kiinteän lasikalvon yli, joka johtaa protoneja vahingoittamatta sitä pysyvästi. Mitä vahvempi jännitekenttä, sitä nopeammin ionit liikkuvat.

Tämän uuden analogisen prosessoriteknologian avainelementti tunnetaan protonisena ohjelmoitavana vastuksena. Sen konduktanssia säätelee protonien liike. Konduktanssin lisäämiseksi vastuksen kanavaan ajetaan enemmän protoneja ja johtavuuden vähentämiseksi protoneja poistetaan. Tämä saavutetaan käyttämällä elektrolyyttiä, joka johtaa protoneja, mutta blokkaa elektroneja ja siten virrankulkua.

Tämän supernopean ja erittäin energiatehokkaan ohjelmoitavan protonivastuksen kehittämiseksi tutkijat etsivät erilaisia materiaaleja elektrolyyttiä varten ja valituksi tuli epäorgaaninen fosfosilikaattilasi (PSG).

PSG mahdollistaa erittäin nopean protoniliikkeen, koska se sisältää useita nanometrin kokoisia huokosia, joiden pinnat tarjoavat reitit protonidiffuusiolle. Se myös kestää erittäin voimakkaita pulssimaisia sähkökenttiä.

"Nanosekunnin aikaskaala tarkoittaa, että olemme lähellä protonin ballistista tai jopa kvanttitunneloinnin järjestelmää tällaisen äärimmäisen kentän alla", toteavat tutkijat yliopistonsa tiedotteessa.

Aiheesta aiemmin:

Protoneista akkujen varausten siirtäjä?

29.09.2022Optisia kuituja perovskiitista
28.09.2022Kvanttiväylä avaa tietä
27.09.2022Älykkäät mikrorobotit kävelevät itsenäisesti
26.09.2022Pienenergian keruuta ja viittomakielen tulkintaa
24.09.2022Uusi turkki kvanttikissalle
23.09.2022Yksittäinen elektroni surffailee ääniaallolla
22.09.2022Antiferromagneettisuutta spintroniikkaan ja muisteihin
21.09.2022Kvanttipisteet tekevät avaruusaluksesta anturin
20.09.2022Kerrostusta massamateriaalissa
19.09.2022Fotosynteesi tehostamaan aurinkokennoja
16.09.2022Heijastusten estoa ja yhden kaistan valoviestintää
15.09.2022Tekoälyn voimaa
14.09.2022Sinistä ja valkoista valoa perovskiiteistä
13.09.2022Elektroneja ja aukkoja yhdistellen
13.09.2022Lämpösähköisyys atomien tasolla
10.09.2022Muistibitin ja laskennan ohjausta spinvirralla
09.09.2022Perovskiittikennojen parannuksia
08.09.2022RF- ja mikroaaltosignaalien kvanttikäsittelyä
07.09.2022Edullisempia sensoreita valolle ja hajulle
06.09.2022Kanttipisteisiä ja nemaattisia kubitteja
05.09.2022Kohti lyijytöntä aurinkoenergiaa
02.09.2022Kuvankäsittelyä CMOS-anturiin
01.09.2022Verenpaineen mittausta E-tatuoinnilla
31.08.2022Räätälöityjä lomittuneita fotoneja
30.08.2022Valo ansoittuu ja synkronoi liikettä
29.08.2022Tehdään uusi edullinen akku
26.08.2022Multiferroisista spintroniikan pelin muuttajia?
25.08.2022Siruton ja langaton elektroninen "iho"
24.08.2022Materiaali oppii kuin aivot
23.08.2022Suprajohtava diodi ilman magneettikenttää
22.08.2022Parempia kuva-antureita konenäölle
19.08.2022Sähköä matala-asteisesta hukkalämmöstä
18.08.2022Bakteereita ja hämähäkin seittiä
17.08.2022Nopeaa tekoälylaskentaa vähällä energian käytöllä
16.08.2022Pintakoodit virheitä korjaamaan
15.08.2022Uusi mahdollisuus pienentää transistoreita
12.08.2022Laiteriippumatonta kvanttiavainten jakelua
11.08.2022Ajan käänteistä epäsymmetriaa aurinkokennoille
10.08.2022Maailman ensimmäinen kvantti-integroitu piiri
09.08.2022Lisää monipuolisia kvanttiantureita
08.08.2022Ihanteellisen puolijohdemateriaalin metsästystä
05.08.2022Polymeeriperustaista akkutekniikkaa
04.08.2022Grafeenin avulla kuvia nesteessä "uivista" atomeista
03.08.2022P-tietokoneiden potentiaali
02.08.2022Transistorista memristoriin: kytkentäteknologiaa tulevaisuutta varten
01.08.2022Pienemmän tehonkäytön neuroverkkoja
30.07.2022Suuri askel pienille moottoreille
29.07.2022Elektronit käyttäytyvät hienojakoisemmin
27.07.2022Erittäin viritettäviä komposiittimateriaaleja
24.07.2022Nelitahtikone atomeilla
21.07.2022Lasereille skaalautuvuutta ja yksinapaisia pulsseja
14.07.2022Nanokvantisointi täyttää akkuteknologian aukon
08.07.2022Tutkijat teleportoivat kvantti-informaatiota kvanttiverkossa
06.07.2022Ensimmäinen orgaaninen bipolaaritransistori
01.07.2022Puuperäistä käyttövoimaa langattomille antureille
23.06.2022Perovskiitti ei hevillä antaudu
22.06.2022Pieni robotti kävelee kuin rapu
21.06.2022Uudenlaisen muistin rakentaminen
20.06.2022Nykytekniikalla fotoniselle kvanttirajalle
17.06.2022Polarisaatiota hyödyntävä fotoninen prosessori
16.06.2022Akkuteollisuus etsii uusia materiaaleja
15.06.2022Tutkijat tehostavat atomiradion vastaanottoa
14.06.2022Maanjäristyksen tunnistusta kvanttisalausverkolla
13.06.2022Yön aikainen aurinkokennotekniikka
10.06.2022Hedelmäkärpäsen digitaalinen kaksonen
09.06.2022Älykäs kvanttianturi
08.06.2022Inverttereiden roolista tulevaisuuden sähköverkossa
07.06.2022Hengittäviä kaasuantureita
06.06.2022Aaltoja suprajohtavuuteen ja aikakiteisiin
03.06.2022Monenlaista keramiikkaa
02.06.2022Seuraavan sukupolven älykäs keinoiho
01.06.2022Piin ja neuronin fuusio
31.05.2022Viritettävät kvanttiloukut eksitoneille
30.05.2022Uusi ihme- ja kvanttimateriaali
27.05.2022Uusia löytöjä lämmönhallintaan
26.05.2022Kaksi spiniä tuottaa kvanttiväylän
25.05.2022Katalyyttinen ja absorboiva kondensaattori
24.05.2022Perovskiitti sopii memristoriin ja transistoriin
23.05.2022Polttokennoja ohentaen
21.05.2022Paremman kvanttibitin rakentaminen
20.05.2022Atominohut eriste kuljettaa spinejä
19.05.2022Vetyä ja kvanttielektroniikkaa
18.05.2022Vikasietoinen kvanttitietokonemuisti timantissa
17.05.2022Kvanttiturhautumista etsien
16.05.2022Topologiaa langattomalle tekniikalle
14.05.2022Leväkenno pyörittää Arm Cortex M0+:aa
13.05.2022Ioninen nestepohjainen säilölaskenta
12.05.2022Nanotekninen mikroskooppikuvaus älypuhelimeen
11.05.2022Magneettisia skyrmioneja laserpulsseilla
10.05.2022Viallisia nanotimantteja tulostaen
09.05.2022Monen fotonin generaattori sirulle
08.05.2022Perovskiittikennojen kääntelyä
06.05.2022Kovalenttisilla sidoksilla 2D-2D-heterorakenteita
05.05.2022Suprajohteinen diodi
04.05.2022Lisää vettä litiumioni-akkuun
03.05.2022Konenäön visioita ja vaaroja
02.05.2022Kvanttiteleportaatio: kvanttidataliikenteen pikakaista
30.04.2022UPS:in lyijyakku vaihtuu alkaliakuksi
29.04.2022Einsteinin jalanjäljissä
28.04.2022Topologisia ilmiöitä korkeilla taajuuksilla

Näytä lisää »