Tekoälylle ohjelmoitava transistori

Tekoälypuolijohteista on tulossa ohjelmoitavampia. Korea Advanced Institute of Science and Technologyn (KAIST) tutkijat ovat kehittäneet rakenteen, jonka vasteominaisuudet voidaan ohjelmoida käsittelemään eri nopeuksilla muuttuvaa dataa.

Professori Shinhyun Choin johtama tutkimusryhmä on kehittänyt ohjelmoitavan dynaamisen kalvotransistorin (PDM), puolijohderakenteen, jonka aikavasteominaisuuksia voidaan säätää useisiin tiloihin ja säilyttää ne, sekä rakenteeseen perustuvan integroidun matriisin.

Kehitetyssä PDM-tekniikan kyky käsitellä dataa säilyttäen aiemman informaation mahdollistaa sen vasteominaisuuksien säätämisen ja säilyttämisen saapuvaa dataa varten.

Nykypäivän tietokoneet ja älypuhelimet vaativat monimutkaista ohjelmistoprosessointia ajan myötä muuttuvan datan analysointiin, mikä johtaa suuriin laskentakuormiin ja korkeaan virrankulutukseen. Tämän ratkaisemiseksi tutkijat ovat tutkineet tekniikoita, jotka mahdollistavat puolijohdepiirien itsessään käsitellä dataa suoraan. Perinteisillä piireillä on kuitenkin ollut kiinteät vasteajat, joita ei voida muuttaa sen valmistuksen jälkeen.

Tutkimusryhmä voitti tämän rajoituksen ottamalla käyttöön transistorin sisällä kaksikerroksisen rakenteen, jossa yhdistyvät dataa keräävä ja käsittelevä varausvarastointikerros elektronien sieppauskerrokseen, joka ohjaa vastenopeutta haihtumattomalla tavalla.

Tutkimusryhmän kehittämässä PDM-järjestelmässä saapuva data käsitellään varauksen tallennuskerroksessa, kun taas elektronien sieppauskerros hallitsee useilla tasoilla puolijohteen palautumisnopeutta joissa se palaa alkuperäiseen tilaansa. Kokeissa tiimi onnistui säätämään virran palautumisaikaa noin viisinkertaisella alueella ja ominaistaajuutta yli kymmenkertaisella alueella.

Erityisesti kokeissa, joissa ennustettiin dataa, jossa nopeat ja hitaat muutokset sekoittuvat monimutkaisesti, PDM vähensi ennustusvirheitä jopa 40 kertaisesti verrattuna perinteisiin kiinteävasteisiin puolijohdepiireihin.

PDM mahdollistaa tarkan informaationkäsittelyn jopa silloin, kun käsialan tai objektien liikkumisnopeudet vaihtelevat, käyttämällä vasteominaisuuksia, jotka on konfiguroitu vastaamaan eri syöteaikaskaaloja. Kun vasteominaisuudet on asetettu, piiri muistaa ne ilman jatkuvaa ulkoista virtalähdettä, eikä se vaadi syötedatan monimutkaista esikäsittelyä. Koska se on täysin yhteensopiva laajalti käytössä olevissa kaupallisissa puolijohdeprosesseissa käytettyjen materiaalien kanssa, se on myös erittäin edullinen massatuotannossa ja kaupallistamisessa.

”Tämä tutkimus esittelee tekoälypuolijohteen, jonka vasteominaisuudet voidaan ohjelmoida käsittelemään tehokkaasti eri nopeuksilla muuttuvaa dataa”, sanoo professori Choi. ”Odotamme siitä tulevan ydinteknologia, joka parantaa tekoälylaitteiden, kuten autonomisten ajoneuvojen, robottien ja puettavien laitteiden, suorituskykyä ja vähentää samalla niiden virrankulutusta.”

Aiheesta aiemmin:

Ensimmäinen vetyä hyödyntävä tekoälypuolijohde

Aivojen kaltainen siru tulkitsee neuroyhteyksiä reaaliajassa

Puolijohdeneuroni muistaa ja reagoi aivojen tavoin