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

Sistem visual buatan dengan konsumsi energi rekor rendah untuk generasi AI berikutnya – ScienceDaily


Sebuah penelitian bersama yang dipimpin oleh City University of Hong Kong (CityU) telah membangun sistem visual buatan dengan konsumsi daya sangat rendah untuk meniru otak manusia, yang berhasil melakukan tugas-tugas kognitif intensif data. Hasil eksperimen mereka dapat memberikan sistem perangkat yang menjanjikan untuk aplikasi kecerdasan buatan (AI) generasi berikutnya.

Tim peneliti dipimpin oleh Profesor Johnny Chung-yin Ho, Kepala Asosiasi dan Profesor dari Departemen Ilmu dan Teknik Material (MSE) di CityU. Penemuan mereka telah dipublikasikan di jurnal ilmiah Kemajuan Sains, berjudul “Sistem visual buatan yang diaktifkan oleh gas elektron kuasi-dua dimensi dalam kawat nano superlattice oksida. “

Seiring kemajuan teknologi semikonduktor yang digunakan dalam komputasi digital menunjukkan tanda-tanda stagnasi, sistem komputasi neuromorfik (mirip otak) telah dianggap sebagai salah satu alternatif di masa depan. Para ilmuwan telah mencoba mengembangkan komputer AI canggih generasi berikutnya yang ringan, hemat energi, dan dapat beradaptasi seperti otak manusia.

“Sayangnya, meniru neuroplastisitas otak secara efektif – kemampuan untuk mengubah koneksi jaringan sarafnya atau menyambung ulang dirinya sendiri – dalam sinapsis buatan yang ada melalui cara yang sangat kuat masih menantang,” kata Profesor Ho.

Meningkatkan efisiensi energi sinapsis buatan

Sinapsis buatan adalah versi buatan dari sinapsis – celah di mana dua neuron melewati sinyal listrik untuk berkomunikasi satu sama lain di otak. Ini adalah perangkat yang meniru transmisi sinyal saraf otak yang efisien dan proses pembentukan memori.

Untuk meningkatkan efisiensi energi dari sinapsis buatan, tim peneliti Profesor Ho telah memperkenalkan gas elektron kuasi-dua-dimensi (quasi-2DEG) ke dalam sistem neuromorfik buatan untuk pertama kalinya. Dengan memanfaatkan kawat nano superlattice oksida – sejenis semikonduktor dengan sifat listrik yang menarik – yang dikembangkan oleh mereka, mereka telah merancang perangkat sinaptik fotonik kuasi-2DEG yang telah mencapai rekor konsumsi energi rendah hingga sub-femtojoule (0.7fJ) per acara sinaptik. Ini berarti penurunan konsumsi energi 93% jika dibandingkan dengan sinapsis di otak manusia.

“Eksperimen kami telah menunjukkan bahwa sistem visual buatan berdasarkan sinapsis fotonik kami dapat secara bersamaan melakukan deteksi cahaya, pemrosesan seperti otak, dan fungsi memori dengan cara yang sangat rendah. Kami yakin temuan kami dapat memberikan strategi yang menjanjikan untuk membangun sistem neuromorfik buatan untuk aplikasi di perangkat bionik, mata elektronik, dan robotika multifungsi di masa depan, “kata Profesor Ho.

Menyerupai perubahan konduktansi dalam sinapsis

Dia menjelaskan bahwa gas elektron dua dimensi terjadi ketika elektron terbatas pada antarmuka dua dimensi antara dua bahan yang berbeda. Karena tidak ada interaksi elektron-elektron dan interaksi elektron-ion, elektron bergerak dengan bebas di antarmuka.

Setelah paparan pulsa cahaya, serangkaian reaksi antara molekul oksigen dari lingkungan diserap ke permukaan kawat nano dan Gratis elektron dari gas elektron dua dimensi di dalam kawat nano superlattice oksida diinduksi. Karenanya konduktansi sinapsis fotonik akan berubah. Mengingat mobilitas pembawa muatan yang luar biasa dan kepekaan terhadap rangsangan cahaya dari kawat nano superlattice, perubahan konduktansi di sinapsis fotonik menyerupai di sinapsis biologis. Oleh karena itu, sinapsis fotonik kuasi-2DEG dapat meniru bagaimana neuron di otak manusia mengirimkan dan menghafal sinyal.

Gabungan fungsi deteksi foto dan memori

“Sifat khusus dari bahan kawat nano superlattice memungkinkan sinapsis kami memiliki fungsi pendeteksian foto dan memori secara bersamaan. Dengan kata sederhana, inti kawat nano kawat nano dapat mendeteksi stimulus cahaya dengan cara sensitivitas tinggi, dan kulit kawat nano mempromosikan fungsi memori. Jadi tidak perlu membangun modul memori tambahan untuk penyimpanan muatan dalam chip penginderaan gambar. Hasilnya, perangkat kami dapat menghemat energi, “jelas Profesor Ho.

Dengan sinaps fotonik kuasi-2DEG ini, mereka telah membangun sistem visual buatan yang dapat secara akurat dan efisien mendeteksi rangsangan cahaya berpola dan “menghafal” bentuk rangsangan selama satu jam. “Ini seperti otak kita akan mengingat apa yang kita lihat untuk beberapa waktu,” jelas Profesor Ho.

Dia menambahkan bahwa cara tim mensintesis sinapsis fotonik dan sistem visual buatan tidak membutuhkan peralatan yang rumit. Dan perangkat tersebut dapat dibuat dari plastik fleksibel dengan cara yang dapat diskalakan dan berbiaya rendah.

Profesor Ho adalah penulis korespondensi dari makalah ini. Penulis pendamping adalah Meng You dan Li Fangzhou, mahasiswa PhD dari MSE di CityU. Anggota tim lainnya termasuk Dr Bu Xiuming, Dr Yip Sen-po, Kang Xiaolin, Wei Renjie, Li Dapan dan Wang Fei, yang semuanya berasal dari CityU. Peneliti kolaborasi lainnya berasal dari Universitas Sains dan Teknologi Elektronik China, Universitas Kyushu, dan Universitas Tokyo.

Studi ini mendapat dukungan dana dari CityU, Research Grants Council of Hong Kong SAR, National Natural Science Foundation of China dan Science, Technology and Innovation Commission of Shenzhen Municipality.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Data Sidney