Seuraava askel neuromorfista laskentaa

18.08.2023

HZDR-tanssivat-magnonit-neurolaskentaan-450-t.jpgNeuromorfiset tietokoneet eivät laske nollia ja ykkösiä käyttäen. Sen sijaan ne käyttävät fyysisiä ilmiöitä havaitakseen kuvioita suurissa datavirroissa suurella nopeudella ja erittäin energiatehokkaalla tavalla.

Katrin ja Helmut Schultheiß yhdessä Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorfin (HZDR) tiiminsä kanssa ovat nyt vieneet tätä tekniikkaa askeleen eteenpäin. He myös osoittivat, että heidän lähestymistapansa voidaan integroida saumattomasti perinteiseen siruvalmistukseen.

"Monilla automaation aloilla kamppaillaan nopeiden datasignaalien kanssa", Helmut Schultheiß selittää. ”Tämä johtuu siitä, että monet anturit toimittavat pieniä datapaketteja suurella nopeudella. Näiden pakettien kuvioiden tunnistaminen on erittäin energiaintensiivistä nykypäivän tietokonearkkitehtuureille.

Tästä syystä Katrin ja Helmut ja heidän tiiminsä luottavat spinaaltoihin eli magnoneihin. Ajatus niiden käyttämisestä uuden tietojenkäsittelytekniikan luomiseen on jo hieman vanhempi. Schultheiß ja tiimi ovat kuitenkin pyrkimyksillään ratkaisseet ongelman, joka hankaloitti käytännön toteutusta.

"Kaikki tähänastiset konseptit perustuvat siihen, että spinaaltojen on kuljettava paikasta A paikkaan B, jotta niiden kanssa voidaan toimia", Helmut Schultheiß selittää. "Mutta tässä suhteessa ei ole käyttökelpoisia materiaaleja." Joten tutkijat lähtivät toiseen suuntaan. He ovat puristaneet koko prosessin vain muutaman mikrometrin paksuiseksi magneettilevyksi ja saaneet sen värisemään.

Koottu rakenne värähtelee ja erityisesti eri taajuuksilla samanaikaisesti. Syntyneet värinätilat ilmenevät koko tilassa eivätkä vain kulje paikasta A paikkaan B. Ne ovat seisovia aaltoja, jotka elävät koko rakenteessa.

"Työssämme pystyimme osoittamaan, että erilaiset syöttökuviot tuottivat aina ainutlaatuisia värähtelykuvioita", Schultheiß sanoo. "Ja tämä prosessi on aikaherkkä. Joten jos muutamme tulosignaalien järjestystä, myös kuviot muuttuvat." Tämä on vaatimus datan arvioimiseksi reaaliajassa.

Nykyisillä tietokonearkkitehtuureilla on ongelmia kuvioiden tunnistamisessa ja monimutkaisuuden ymmärtämisessä." Helmut Schultheiß voisi esimerkiksi kuvitella sovelluksensa liikenteen optimointiin. Tämä johtuu siitä, että neuromorfiset tietokoneet voisivat seuloa valtavan määrän dataa – joita tarjoavat Googlen kaltaiset palvelut yhdistettynä älypuhelimiin ja itse autoihin – löytääkseen kuvioita ja ennustaa liikenneruuhkaa ennen kuin ensimmäinen auto edes pysähtyy.

"Sellainen on erittäin monimutkainen tavoite, jossa perinteiset tietokonearkkitehtuurit ovat todella vaikeuksissa. Tarvitaan useita laskentavaiheita. Toisaalta se on ihanteellinen sovellusalue neuromorfiselle laskennalle, säilölaskennallelle ja tekoälylle."

Koska uudet tekniikat eivät ole vain pieniä, vaan myös uskomattoman energiatehokkaita, ne voisivat toimia suoraan antureilla. Tätä kutsutaan "reunalaskennaksi" ja siitä on apua aina, kun suurten tietomäärien siirtäminen on vaikeaa tai kallista.

"Älykäs ylläpito voisi myös hyötyä suuresti reunalaskennasta neuromorfisten prosessien kanssa", Schultheiß sanoo. ”Esimerkiksi tuuliturbiinien osalta he voisivat etsiä käyttöakseleista värähtelykuvioita, jotka havaitsevat laakerivauriot. Tämä helpottaisi huoltoa ennen kuin laakeri edes pettää. Tämä säästää rahaa, energiaa ja resursseja."

Aiheesta aiemmin:

Käsialakuvion ennätysmäistä tunnistusta

Ioninen nestepohjainen säilölaskenta

Tekoälyn voimaa

19.06.2024Täysin optinen fotonisiru tunnistaa ja käsittelee
19.06.2024Uusia toiveita sinkki-ilma akuille
17.06.2024Elektroneille viisikaistainen supervaltatie
14.06.2024Energiatehokasta kvanttilaskentaa magnoneilla
13.06.2024Pienenergian keruu tehostuu
12.06.2024Uusia menetelmiä 2D-materiaalien muokkaukseen
11.06.2024Infrapunan kuvaustekniikkaa arkikäyttöön
10.06.2024Kalsiumoksidin kvanttisalaisuus: lähes kohinattomat kubitit
07.06.2024Tehdä sähköä metallista ja ilmasta
06.06.2024Hämä-hämähäkki kiipes elektroniikkaan
05.06.2024Sirutason GHz:n aikakiteitä puolijohteisilla fotonirakenteilla
04.06.2024Ionikuljetuksen hallintaa sinisen energian tulevaisuudelle
03.06.2024Parempia kameroita perovskiitilla
31.05.2024Nanokielet voivat väristä lähes ikuisesti
30.05.2024Tuovatko fononi ja fotoni kvantti-internetin?
29.05.2024Uusi koneoppimisalgoritmi lupaa edistystä tietojenkäsittelyssä
28.05.2024Orgaanisia kaksiulotteisia perovskiitteja
27.05.2024Ilma seostamaan orgaanista elektroniikkaa
24.05.2024Erittäin tehokkaita mikrokondensaattoreita
23.05.2024Kahden kubitin portti FINfet-transistorissa
22.05.2024Mihin fononiikasta onkaan?
21.05.2024Magnetismia 2D-rajalla
20.05.2024Aktiivisen aineen fysiikkaa kvanttijärjestelmiin
17.05.2024Kvanttiversio Hertsin kipinästä
16.05.2024Hybridilomittuminen tehostaa kvanttiteleportaatiota
15.05.2024Säilölaskentaa molekyyleillä ja keinolihaksilla
14.05.2024Muisti ferrosähköisestä ja ferromagneettisesta alueista
13.05.2024Metamateriaalia analogiseen optiseen laskentaan
10.05.2024Elektronit vauhdikkaina kaksiulotteisissa polymeereissä
09.05.2024Entistä tehokkaampia dielektrisiä kondensaattoreita
08.05.2024Elektronikanavia ilman resistanssia
07.05.2024Uusia kehitysnäkymiä kvanttitietotekniikalle
06.05.2024Mikrobeja torjuva kuparipinta kosketusnäytöille?
04.05.2024Kuinka valo voi höyrystää vettä ilman lämpöä
03.05.2024Puolijohdemateriaalista paljastuu "yllättävä" piilotoiminta
02.05.2024Äänivärähtelyihin perustuva kvanttimuisti
01.05.2024Joustava ja tehokas DC-muunnin kestävän energian mikroverkkoihin
30.04.2024Valo reagoi magneettikenttään kuin elektroni
29.04.2024Valoa tehokkaammin ja valolla tunnustellen
27.04.2024Aivojen kaltainen tietokone vedellä ja suolalla
26.04.2024Uudenlaisia kondensaattoreita ja keloja
25.04.2024Kvanttielektroniikka grafeenien avulla
24.04.2024Akku ja superkonkka yhteen soppii
23.04.2024Kaareva datalinkki esteitä ohittamaan
22.04.2024Kvanttimateriaali lupaa uutta puhtia aurinkokennoille
21.04.2024Läpimurto lupaa turvallista kvanttilaskentaa kotona
20.04.2024Yksi atomikerros kultaa ja molekyylikorjaaja
19.04.2024Uusia ja yllättäviä topologiota
18.04.2024Kvanttivalo syntyy renkaassa ja lähtee kiertueelle
17.04.2024Fononit ja magnonit kaveraavat
16.04.2024E-nenälle ihmisen tasoinen hajuaisti
15.04.2024Valo valtaa alaa magnetismissa
13.04.2024Nanorakenteilla energiaa haihtuvasta vedestä
12.04.2024Bolometrit kubitteja mittaamaan
11.04.2024Kudottavia ohuita puolijohdekuituja
10.04.20242D-antenni tehostaa hiilinanoputkien valontuottoa
09.04.2024Lisää tiedonsiirtokapasiteettia langattomaan viestintään
08.04.2024Korkealaatuisia mikroaaltosignaaleja fotonisirulta
05.04.2024Kahden konstin grafeeni
04.04.2024Kohti utopistisia verkkoja
03.04.2024Lehtipihan hyönteinen inspiroi näkymättömyysrakenteita
02.04.2024Aivojen inspiroima langaton anturijärjestelmä
01.04.2024Uusi energiatehokas mikroelektroninen rakenne
29.03.2024Harppaus kohti valon nopeita tietokoneita
28.03.2024Kertakäyttöiset tekoälyanturit terveyden seurantaan
27.03.2024Kvantti-interferenssi ja transistori
26.03.2024Robotti tarttuu lihanpalaan ja keskustelee kaverinsa kanssa
25.03.2024Piin kanssa yhteensopivia magneettisia pyörteitä
23.03.2024Kaksitoiminen katalyytti tekee sen halvemmalla
22.03.2024Hiilinanoputket käyttöön
21.03.2024Fotonisirut valtaavat alaa
21.03.2024Uusi 2D-materiaalien maailma on avautumassa
19.03.2024Suprajohteet auttavat tietokoneita "muistamaan"
18.03.2024Kvanttimateriaalitutkimuksen uudet työkalut
16.03.2024Räjähtämätön vedyntuotantomenetelmä
15.03.2024Kvanttitietokoneita atomeihin perustuen
14.03.2024Elektronit vedessä ja särkyneinä
13.03.2024Sateenvarjo atomeille
12.03.2024Magnetismilla energiatehokasta laskentaa
11.03.2024Molekyylielekroniikan johteita ja kytkimiä
09.03.2024Elektroniikkaromusta kultaa edullisesti
09.03.2024Jännitystä aurinkoenergian keräämiseen
07.03.2024Kolmas ulottuvuus langattoman prosessoinnille
06.03.2024Mikroaaltoinen fotoniikkasiru nopeaan signaalinkäsittelyyn
05.03.2024Palonkestävä natriumakku
04.03.2024Polymeeripohjaiset viritettävät optiset komponentit
01.03.2024Tulevaisuuden kubitti luotiin kvanttiprosessoriin
28.02.2024Fotonien napakymppi ja tehokas ylösmuunnos
27.02.2024Elektroneja murto-osina grafeenissa
26.02.2024Elektronin ja fononin vuorovaikutuksen mysteeri
24.02.2024Entistä tehokkaampia aurinkokennoja
23.02.2024Uusi resepti kvanttisimuloinnille
22.02.2024Li-ion-johteita uuden suunnan kestäville akuille
21.02.2024Uusi laji magnetismia
20.02.2024Hyppivät atomit muistavat missä ne ovat olleet
19.02.2024Puolipallon muoto aurinkokennoon
17.02.2024Perovskiittiä vihreän vedyn tuotantoon
16.02.2024Fotoniikan nanovalmistusta printterillä
15.02.2024Neuromorfisia näkösensoreita
14.02.20242D-materiaaleista heterorakenteita

Näytä lisää »