Miért falja az energiát a jelenlegi MI?
A mai MI-rendszerek hagyományos számítógépes chipeken alapulnak, ahol a memória és a processzor egymástól elkülönülve működik – az adatok folyamatos odavissza mozgatása jelentős áramfogyasztást eredményez. Mivel az MI egyre szélesebb körben terjed, ez a fogyasztás tovább növekszik. A neuromorf – azaz agyi mintára készült – számítógépek azonban egyesítik a feldolgozást és a tárolást, ezzel egyszerre teszik lehetővé a természetesebb tanulást és alkalmazkodást, valamint jelentős energiamegtakarítást.
Érdemes kiemelni, hogy az ilyen megoldások révén az eszközök rendkívül alacsony áramfelvétellel, kiváló stabilitással és kiemelkedő állandósággal üzemelhetnek, miközben egyszerre több, jól elkülöníthető állapotot is képesek kezelni.
Újragondolt memrisztorok
A korábbi memrisztorok – az agyi szinapszisokat utánzó áramköri elemek – tipikusan fém-oxidban keletkező vékony vezető szálakkal működtek, azonban ezek gyakran véletlenszerűen viselkedtek, és magas feszültséget igényeltek. A Cambridge-i fejlesztők most hafnium-oxid alapú vékony filmrétegben egy teljesen szabályozott, úgynevezett p-n átmenetes rendszert alakítottak ki, ahol stronciumot és titánt is használtak. Az eszköz ellenállása nem véletlenszerű szálak képződésével, hanem az energiaátlépési küszöb módosításával változik, ezzel megbízható és egyenletes kapcsolást biztosítva.
Feltételezhető, hogy ezzel a megközelítéssel megszületett a valódi, stabil, agyi tanulásra képes hardver – a tesztek szerint ezek a memrisztorok a hagyományos fém-oxid alapúaknál egymilliószoros áramcsökkenést mutattak, stabil állapotukat pedig akár egy napig is megőrizték. Az eszközök több tízezer kapcsolási ciklus után is képesek voltak megtartani kívánt jellemzőiket, sőt, a biológiai tanuláshoz hasonló viselkedést is mutattak.
Kihívások és a jövő útja
A fejlesztést jelenleg még hátráltatja, hogy az előállításához 700 Celsius-fok körüli hőmérséklet szükséges, ami meghaladja a szokásos félvezetőgyártási eljárásokban engedélyezett értéket. A kutatók most azon dolgoznak, hogyan tudnának ipari szinten is alkalmazható, alacsonyabb hőmérsékletű gyártási technológiát kifejleszteni. Ha ez sikerül, az új elvű agyi chipek akár ipari méretekben, hagyományos félvezető lapkákon is megjelenhetnek – ez pedig új szintre emelheti az MI teljesítményét és fenntarthatóságát. Érdemes kiemelni, hogy a kutatók évekig tartó próbálkozások, rengeteg kudarcos kísérlet után, tavaly novemberben érték el a nagy áttörést, amellyel új lendületet kapott az energiahatékony MI fejlesztése.
