Memajukan pengeditan gen dengan varian CRISPR / Cas9 baru - ScienceDaily
Teknologi

Komponen untuk komputer neuromorfik – ScienceDaily


Jaringan saraf adalah beberapa alat terpenting dalam kecerdasan buatan (AI): mereka meniru operasi otak manusia dan dapat dengan andal mengenali teks, bahasa, dan gambar, untuk beberapa nama. Sejauh ini, mereka berjalan pada prosesor tradisional dalam bentuk perangkat lunak adaptif, tetapi para ahli sedang mengerjakan konsep alternatif, “komputer neuromorfik”. Dalam kasus ini, titik pengalihan otak – neuron – tidak disimulasikan oleh perangkat lunak tetapi direkonstruksi dalam komponen perangkat keras. Sebuah tim peneliti di Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) sekarang telah mendemonstrasikan pendekatan baru untuk perangkat keras seperti gelombang magnet yang dihasilkan dan dibagi dalam wafer berukuran mikrometer. Melihat ke masa depan, ini berarti bahwa tugas pengoptimalan dan pengenalan pola dapat diselesaikan lebih cepat dan lebih hemat energi. Para peneliti telah mempresentasikan hasilnya di jurnal Surat Review Fisik.

Tim tersebut mendasarkan penyelidikannya pada cakram kecil dari material magnetis besi nikel, dengan diameter hanya beberapa mikrometer lebarnya. Cincin emas ditempatkan di sekitar cakram ini: Ketika arus bolak-balik dalam kisaran gigahertz mengalir melaluinya, ia memancarkan gelombang mikro yang menggairahkan apa yang disebut gelombang putar dalam cakram. “Elektron dalam nikel besi menunjukkan putaran, semacam putaran di tempat yang mirip dengan gasing yang berputar,” Helmut Schultheiß, kepala dari Emmy Noether Group “Magnonics” di HZDR, menjelaskan. “Kami menggunakan impuls gelombang mikro untuk membuat elektron sedikit keluar jalur.” Elektron kemudian meneruskan gangguan ini ke tetangganya masing-masing – yang menyebabkan gelombang spin menembus material. Informasi dapat diangkut dengan sangat efisien dengan cara ini tanpa harus memindahkan elektron itu sendiri, yang terjadi pada chip komputer saat ini.

Kembali pada tahun 2019, kelompok Schultheiß menemukan sesuatu yang luar biasa: dalam keadaan tertentu, gelombang spin yang dihasilkan dalam pusaran magnet dapat dipecah menjadi dua gelombang, masing-masing dengan frekuensi yang berkurang. “Apa yang disebut efek non-linier bertanggung jawab untuk ini,” jelas rekan Schultheiß, Lukas Körber. “Mereka hanya diaktifkan ketika daya gelombang mikro yang diradiasi melewati ambang tertentu.” Perilaku seperti itu menunjukkan gelombang spin sebagai kandidat yang menjanjikan untuk neuron buatan karena ada paralel yang menakjubkan dengan cara kerja otak: neuron ini juga hanya menyala ketika ambang stimulus tertentu telah dilewati.

Umpan microwave

Namun pada awalnya, para ilmuwan tidak dapat mengontrol pembagian gelombang spin dengan sangat tepat. Körber menjelaskan alasannya: “Saat kami mengirim gelombang mikro ke dalam cakram, ada jeda waktu sebelum gelombang putaran dibagi menjadi dua gelombang baru. Dan ini sulit untuk dikendalikan.” Jadi, tim harus memikirkan jalan keluar dari masalah tersebut, yang sekarang telah mereka jelaskan di Physical Review Letters: Selain cincin emas, sebuah strip magnetik kecil dipasang di dekat wafer magnetik. Sinyal gelombang mikro pendek menghasilkan gelombang spin di strip ini yang dapat berinteraksi dengan gelombang spin di wafer dan dengan demikian bertindak sebagai semacam umpan. Gelombang spin di strip menyebabkan gelombang di wafer membelah lebih cepat. “Sinyal tambahan yang sangat pendek cukup untuk membuat perpecahan terjadi lebih cepat,” jelas Körber. “Ini berarti kami sekarang dapat memicu proses dan mengontrol jeda waktu.”

Yang juga berarti bahwa, pada prinsipnya, telah terbukti bahwa wafer gelombang putar cocok untuk neuron perangkat keras buatan – mereka beralih serupa ke sel saraf di otak dan dapat dikontrol secara langsung. “Hal berikutnya yang ingin kami lakukan adalah membangun jaringan kecil dengan neuron gelombang spin kami,” Helmut Schultheiß mengumumkan. “Jaringan neuromorfik ini kemudian harus melakukan tugas sederhana seperti mengenali pola langsung.”

Pengenalan wajah dan pengoptimalan lalu lintas Pengenalan pola adalah salah satu aplikasi utama AI. Pengenalan wajah pada smartphone, misalnya, menghilangkan kebutuhan akan kata sandi. Agar berfungsi, jaringan neural harus dilatih terlebih dahulu, yang melibatkan daya komputasi yang sangat besar dan data dalam jumlah besar. Produsen smartphone mentransfer jaringan ini ke chip khusus yang kemudian diintegrasikan ke dalam ponsel. Namun chip tersebut memiliki kelemahan. Itu tidak adaptif, jadi tidak bisa mengenali wajah yang memakai topeng Covid, misalnya.

Komputer neuromorfik, di sisi lain, juga dapat menangani situasi seperti ini: berbeda dengan chip konvensional, komponennya tidak terprogram tetapi berfungsi seperti sel saraf di otak. “Karena itu, komputer neuromorfik dapat memproses data dalam jumlah besar sekaligus, seperti halnya manusia – dan sangat efisien dalam hal energi,” Schultheiß menjelaskan dengan antusias. Selain pengenalan pola, jenis komputer baru juga terbukti berguna di bidang lain yang relevan secara ekonomi: untuk tugas pengoptimalan seperti perencana rute ponsel cerdas presisi tinggi.

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Helmholtz Center Dresden-Rossendorf. Catatan: Konten dapat diedit gaya dan panjangnya.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Data Sidney