UCLA'dan silikona alternatif 'Fiziksel yapay zeka' teknolojisi

Silikon tabanlı bilgisayarların artan enerji, su ve altyapı gereksinimlerine alternatif arayan UCLA liderliğindeki araştırmacılar, 'fiziksel yapay zeka' adını verdikleri bir donanım yaklaşımını kamuoyuna sundu. Nature Reviews Physics dergisinde yayımlanan derleme makale, hesaplamanın yazılım yerine kendi kendini organize eden nano ağların fiziksel yapısında gerçekleşmesini ele alıyor.

FİZİKSEL AĞLAR

Geleneksel çiplerde yapay sinir ağları yazılım olarak çalışırken, bu mimaride nanometre ölçeğindeki nanotel ve nanoparçacık ağları doğrudan hesaplama birimi olarak görev yapıyor. Çalışma, UCLA California NanoSistemler Enstitüsü (CNSI) Direktör Yardımcısı Adam Stieg, Seçkin Profesör James Gimzewski ve Sidney Üniversitesi’nden fizikçi Zdenka Kuncic liderliğinde yürütüldü. Araştırmacılar, bilgiyi üretildiği noktada işleyen cihazlarda enerji tüketimini azaltmayı ve işlem verimliliğini artırmayı amaçlıyor.

ÖĞRENEN BAĞLANTILAR

İnsan beyninin algı, biliş ve hafıza süreçlerini bir arada yürüten korteks yapısından esinlenen mimari, gelen elektriksel sinyallere yanıt olarak nano ağın yapısını anlık biçimde değiştiriyor. Tekrarlanan uyarılar kalıcı fiziksel bağlantılar oluştururken, uyarı kesildiğinde bu bağlantılar zayıflıyor. Böylece materyalin kendisi öğrenme sürecine katılıyor.

Araştırmacılara göre bu ağlar, konuşma ve görüntü tanıma gibi karmaşık makine öğrenimi görevlerini milisaniyeler içinde, geleneksel silikon sistemlerin kullandığı enerjinin çok küçük bir kesriyle yerine getirebiliyor.

SAHADA HESAPLAMA

Sistemin öne çıktığı kullanım alanlarından biri, verinin üretildiği yerde işlendiği uç bilişim. Uydular, otonom robotlar ve dağıtık sensör sistemleri gibi güç ve bağlantı imkânlarının sınırlı olduğu ortamlarda veriyi dijitalleştirip merkezi bir sisteme aktarma gereksinimini ortadan kaldırmayı hedefliyor. Algılama, biliş ve hafızayı aynı fiziksel yapıda toplaması, bu tür cihazların yerel düzeyde ve kesintisiz çalışmasına imkân verebilir.

YATIRIM POTANSİYELİ 

Fizikçiler, malzeme bilimciler ve sinirbilimcilerin katkısıyla geliştirilen yaklaşım, biyolojik sistemlerin bilgi işleme özelliklerini mühendislik tasarımına taşıyor. Yapay zeka sistemlerinin pasif donanımlar üzerinde çalışan yazılımlara bağımlılığını azaltıp öğrenme işlevini dinamik materyallere aktarması, yarı iletken ve yapay zeka alanındaki milyarlarca dolarlık sermaye harcamalarının yönünü değiştirme potansiyeli taşıyor. 

Veri merkezlerinin soğutma ve elektrik maliyetlerinin arttığı bir dönemde, kaynakları sınırlı ortamlarda yerel hesaplama yapabilen bu mimari, sürdürülebilir ve verimli sistemlere yönelik bir yatırım alanı olarak değerlendiriliyor.