מחשוב ננומגנטי יכול לחתוך באופן דרסטי את השימוש באנרגיה של AI PlatoBlockchain מידע בינה. חיפוש אנכי. איי.

מחשוב ננומגנטי יכול לחתוך באופן דרסטי את השימוש באנרגיה של AI

חותמת זמן: 9 במאי 2022 10:00
אנרגיית AI מחשוב ננומגנטית

ככל שהאינטרנט של הדברים מתרחב, מהנדסים רוצים להטמיע AI בכל דבר, אבל כמות האנרגיה שהיא דורשת היא אתגר עבור המכשירים הקטנים והמרוחקים ביותר. גישת מחשוב "ננומגנטית" חדשה יכולה לספק פתרון.

ואילו הכי AI הפיתוח כיום מתמקד במודלים גדולים ומורכבים הפועלים במרכזי נתונים ענקיים, יש גם ביקוש הולך וגובר לדרכים להפעיל יישומי AI פשוטים יותר במכשירים קטנים יותר ומוגבלים יותר בכוח.

עבור יישומים רבים, החל מחיישנים לבישים ועד חיישנים תעשייתיים חכמים ועד רחפנים, שליחת נתונים למערכות AI מבוססות ענן אינה הגיונית. זה יכול לנבוע מחששות לגבי שיתוף נתונים פרטיים, או מהעיכובים הבלתי נמנעים הנובעים מהעברת הנתונים והמתנה לתגובה.

אבל רבים מהמכשירים האלה קטנים מכדי לאכלס את סוג המעבדים בעלי ההספק הגבוה המשמשים בדרך כלל עבור AI. הם גם נוטים לפעול על סוללות או אנרגיה שנאספה מהסביבה, ולכן אינם יכולים לעמוד בדרישות הכוח התובעניות של גישות למידה עמוקה קונבנציונליות.

זה הוביל לגוף הולך וגדל של מחקר על גישות חומרה ומחשוב חדשות שמאפשרות להריץ AI במערכות מסוג זה. חלק גדול מהעבודה הזו ביקש להשאיל מהמוח, שמסוגל לבצע הישגים מדהימים של מחשוב תוך שימוש באותה כמות כוח כמו נורה. אלה כוללים שבבים נוירומורפיים המחקים את החיווט של המוח ומעבדים הבנויים ממנו ממריסטורים-רכיבים אלקטרוניים שמתנהגים כמו נוירונים ביולוגיים.

מחקר חדש הוביל את בy מדענים מאימפריאל קולג' בלונדון מציעים כי מחשוב עם רשתות של מגנטים בקנה מידה ננו יכול להיות חלופה מבטיחה. ב מאמר פורסם בשבוע שעבר ב טבע ננוטכנולוגיה, הצוות הראה שעל ידי הפעלת שדות מגנטיים על מערך של אלמנטים מגנטיים זעירים, הם יכולים לאמן את המערכת לעבד נתונים מורכבים ולספק תחזיות תוך שימוש בחלק מהעוצמה של מחשב רגיל.

בלב גישתם עומד מה שמכונה מטא-חומר, חומר מעשה ידי אדם שהמבנה הפיזי הפנימי שלו מהונדס בקפידה כדי להעניק לו תכונות יוצאות דופן שלא נמצאות בדרך כלל בטבע. בפרט, הצוות יצר "מערכת ספין מלאכותית", סידור של ננומגנטים רבים המשלבים התנהגות מגנטית אקזוטית.

העיצוב שלהם מורכב מסריג של מאות ברים באורך 600 ננומטר של פרמלוי, סגסוגת ניקל-ברזל מגנטית במיוחד. מוטות אלו מסודרים בתבנית חוזרת של Xs שהזרועות העליונות שלהם עבות יותר מהזרועות התחתונות שלהם.

בדרך כלל למערכות ספין מלאכותיות יש מרקם מגנטי יחיד, המתאר את דפוס המגנטיזציה על פני הננומגנטים שלה. אבל המטא-חומר של הצוות האימפריאלי כולל שני מרקמים נפרדים ויכולת של חלקים שונים שלו לעבור ביניהם בתגובה לשדות מגנטיים.

החוקרים השתמשו במאפיינים אלה כדי ליישם צורה של AI הידועה בשם מחשוב מאגר. בניגוד ללמידה עמוקה, שבה רשת עצבית חווטת מחדש את הקשרים שלה כשהיא מתאמנת במשימה, גישה זו מזינה נתונים לרשת שכל החיבורים שלה קבועים ופשוט מאמנת שכבת פלט אחת לפרש את מה שיוצא מהרשת הזו.

אפשר גם להחליף את הרשת הקבועה הזו במערכות פיזיות, כולל דברים כמו ממריסטורים או מתנדים, כל עוד יש להם מאפיינים מסוימים, כמו תגובה לא ליניארית לכניסות וצורה כלשהי של זיכרון של כניסות קודמות. מערכת הספין המלאכותית החדשה מתאימה לדרישות הללו, ולכן הצוות השתמש בה כמאגר לביצוע סדרה של משימות עיבוד נתונים.

הם מכניסים נתונים למערכת על ידי הכפפה לרצפים של שדות מגנטיים לפני שהם מאפשרים דינמיקה פנימית משלה ל לעבד את הנתונים. לאחר מכן הם השתמשו בטכניקת הדמיה שנקראת תהודה פרומגנטית כדי לקבוע את ההתפלגות הסופית של הננומגנטים, מה שסיפק את התשובה.

למרות שאלו לא היו משימות מעשיות של עיבוד נתונים, הצוות הצליח להראות שהמכשיר שלהם מסוגל להתאים תוכניות מחשוב מאגר מובילות בשורה של אתגרי חיזוי הכוללים נתונים המשתנים לאורך זמן. חשוב לציין, הם הראו שהוא מסוגל ללמוד ביעילות על ערכות אימון קצרות למדי, מה שיהיה חשוב ביישומי IoT רבים בעולם האמיתי.

ולא רק שהמכשיר קטן מאוד, העובדה שהוא משתמש בשדות מגנטיים כדי לבצע חישוב במקום להעביר חשמל מסביב פירושה שהוא צורך הרבה פחות חשמל. ב הודעה לעיתונות, החוקרים מעריכים שכאשר מגדילים אותו הוא יכול להיות יעיל פי 100,000 ממחשוב רגיל.

יש דרך ארוכה לעבור עד שניתן יהיה להשתמש במכשיר מסוג זה לשימוש מעשי, אך התוצאות מצביעות על כך שמחשבים המבוססים על מגנטים יכולים למלא תפקיד חשוב בהטמעת AI בכל מקום.

תמונת אשראי: ברברה ג'קסון / 264 תמונות

בול זמן:

עוד מ רכזת הסינגולריות