Umelý neurón napodobňujúci mozog môže vyriešiť obrovský problém AI
Umelá inteligencia mení náš svet, no má jedno špinavé tajomstvo: jej spotreba energie je astronomická a neudržateľná. Trénovanie jediného veľkého jazykového modelu môže spotrebovať viac ako milión kilowatthodín elektriny, čo je ekvivalent ročnej spotreby viac ako sto amerických domácností.
Zatiaľ čo dátové centrá spotrebúvajú energiu v gigawattoch, ľudský mozog – najvýkonnejší počítač, aký poznáme – funguje len na približne 20 wattoch. Tento obrovský rozdiel v efektivite je hnacou silou výskumu neuromorfného počítania, ktoré sa snaží stavať počítače, ktoré fungujú ako mozog.
Problém súčasnej AI je, že iba simuluje neurónovú sieť pomocou digitálnej elektroniky, čo si vyžaduje desiatky alebo až stovky tranzistorov na simuláciu jediného neurónu. Nový prelomový výskum však predstavuje zariadenie, ktoré neurón nesimuluje, ale fyzicky stelesňuje jeho analógovú dynamiku.
Výskumníci vyvinuli umelý neurón, ktorý funguje na rovnakom princípe ako jeho biologický náprotivok: na pohybe iónov. Toto zariadenie je neuveriteľne kompaktné a pozostáva len z troch jednoduchých komponentov. Sú nimi jeden špecializovaný difúzny memristor, jeden tranzistor a jeden rezistor.
Srdcom tejto inovácie je práve memristor, ktorý slúži ako "mokrý hardvér" (wetware) systému. Fyzika, ktorá riadi pohyb a difúziu iónov striebra vo vnútri tohto memristora, je veľmi podobná dynamike, akou sa ióny sodíka a draslíka pohybujú cez membránu skutočnej mozgovej bunky.
Týmto spôsobom zariadenie priamo replikuje hardvérový, analógový proces učenia sa mozgu namiesto energeticky náročnej digitálnej simulácie. Najväčšou výhodou je extrémna miniaturizácia. Celý tento umelý neurón dokáže zaberať plochu (footprint) jediného konvenčného tranzistora.
To predstavuje radikálne zníženie zložitosti a predovšetkým energetickej náročnosti oproti súčasným čipom pre AI. Aby tím dokázal, že ich zariadenie sa skutočne správa ako neurón, úspešne preukázal, že dokáže reprodukovať šesť kľúčových charakteristík pozorovaných v biologických neurónoch.
Medzi ne patrí napríklad „vnútorná plasticita“. To je schopnosť neurónu meniť svoju budúcu reaktivitu na základe nedávnej aktivity. Zariadenie tiež vykazovalo „refrakčnú periódu“, čo je vlastnosť mozgu kľúčová pre reguláciu a načasovanie neurónovej aktivity.
Nakoniec, umelý neurón preukázal „stochasticitu“, teda prvok náhodnosti vo svojom správaní. Tento zdanlivý chaos je prítomný aj v ľudskom mozgu a je výpočtovo veľmi užitočný. Pomáha systémom predchádzať zacykleniu v opakujúcich sa slučkách a umožňuje im objavovať nové, kreatívnejšie riešenia problémov.
Tento iónový memristorový prístup je zásadným krokom k vytvoreniu skutočne mozgovej hardvérovej architektúry. Predstavuje jednu z najsľubnejších ciest k udržateľnej umelej inteligencii, ktorá dokáže riešiť komplexné problémy bez toho, aby spotrebovala energiu celého mesta.
Zdroj: psypost.org foto: depositphotos.com.
