Βασικά Takeaways
- Ένας σπάνιος τύπος ύλης που ονομάζεται spin glass θα μπορούσε να επιτρέψει την τεχνητή νοημοσύνη που αναγνωρίζει τα αντικείμενα με τον τρόπο που κάνουν οι άνθρωποι.
- Η χρήση spin glass για εκτυπώσιμα κυκλώματα θα μπορούσε επίσης να οδηγήσει σε νέους τύπους υπολογιστών χαμηλής κατανάλωσης.
- Άλλοι τύποι τσιπ εμπνευσμένων από τον εγκέφαλο θα μπορούσαν επίσης να βελτιώσουν τον τρόπο με τον οποίο η τεχνητή νοημοσύνη αναγνωρίζει τις εικόνες.
Η εκτύπωση κυκλωμάτων απευθείας σε φυσικά αντικείμενα θα μπορούσε να οδηγήσει σε πιο έξυπνη τεχνητή νοημοσύνη (AI).
Ερευνητές στο Εθνικό Εργαστήριο του Λος Άλαμος χρησιμοποιούν μια σπάνια μορφή ύλης γνωστής ως γυαλί περιστροφής για να αντικαταστήσουν τα κυκλώματα. Οι ασυνήθιστες ιδιότητες του γυαλιού περιστροφής επιτρέπουν μια μορφή AI που μπορεί να αναγνωρίσει αντικείμενα από μερικές εικόνες όπως κάνει ο εγκέφαλος.
"Τα γυαλιά spin είναι συστήματα με ένα "ανώμαλο τοπίο" πιθανών λύσεων", είπε στο Lifewire σε ένα email ο Cris Moore, επιστήμονας υπολογιστών και φυσικός στο Ινστιτούτο Santa Fe, ο οποίος δεν συμμετείχε στην έρευνα του Los Alamos. συνέντευξη. "Μας βοηθούν να αναλύσουμε γιατί μερικές φορές οι αλγόριθμοι κολλάνε σε λύσεις που φαίνονται καλές τοπικά αλλά δεν είναι οι καλύτερες δυνατές."
Εκτυπώσιμα κυκλώματα
Η χρήση spin glass για εκτυπώσιμα κυκλώματα θα μπορούσε επίσης να οδηγήσει σε νέους τύπους υπολογιστών χαμηλής κατανάλωσης. Το spin-glass επιτρέπει στους ερευνητές να διερευνήσουν τις δομές υλικών χρησιμοποιώντας μαθηματικά. Με αυτήν την προσέγγιση, οι επιστήμονες μπορούν να τροποποιήσουν την αλληλεπίδραση εντός συστημάτων χρησιμοποιώντας λιθογραφία δέσμης ηλεκτρονίων, η οποία χρησιμοποιεί μια εστιασμένη δέσμη ηλεκτρονίων για να σχεδιάσει προσαρμοσμένα σχήματα σε μια επιφάνεια. Η λιθογραφία θα μπορούσε να επιτρέψει την εκτύπωση νέων τύπων κυκλωμάτων.
Η λιθογραφία καθιστά δυνατή την αναπαράσταση μιας ποικιλίας υπολογιστικών προβλημάτων σε δίκτυα spin-glass, σύμφωνα με μια πρόσφατη εργασία της ομάδας του Los Alamos που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Physics με κριτές.
"Η εργασία μας ολοκλήρωσε την πρώτη πειραματική υλοποίηση ενός τεχνητού spin-glass που αποτελείται από νανομαγνήτες που είναι διατεταγμένοι για να αναπαράγουν ένα νευρωνικό δίκτυο, " Michael Saccone, μεταδιδακτορικός ερευνητής στη θεωρητική φυσική στο Εθνικό Εργαστήριο του Λος Άλαμος και κύριος συγγραφέας του η εφημερίδα, αναφέρεται στο δελτίο τύπου. "Το χαρτί μας θέτει τις βάσεις που χρειαζόμαστε για να χρησιμοποιήσουμε αυτά τα φυσικά συστήματα πρακτικά."
Το Ο Moore παρομοίασε το spin glass με το διοξείδιο του πυριτίου (γυαλί παραθύρου), το οποίο φαίνεται να είναι τέλειος κρύσταλλος, αλλά καθώς κρυώνει, κολλάει σε μια άμορφη κατάσταση που μοιάζει με υγρό σε μοριακό επίπεδο.
"Με τον ίδιο τρόπο, οι αλγόριθμοι μπορούν να κολλήσουν πίσω από "ενεργειακά εμπόδια" που εμποδίζουν το παγκόσμιο βέλτιστο ", πρόσθεσε ο Moore.
Ιδέες από τη θεωρία του spin glass θα μπορούσαν να βοηθήσουν τους ερευνητές να περιηγηθούν σε τοπία υψηλών διαστάσεων.
"Αυτή η επιδίωξη έχει δημιουργήσει μια ζωντανή διεπιστημονική κοινότητα στη διασταύρωση της φυσικής, των μαθηματικών και της επιστήμης των υπολογιστών", είπε ο Μουρ."Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ιδέες από τη φυσική για να καθορίσουμε θεμελιώδη όρια στους αλγόριθμους, όπως πόσο θόρυβο μπορούν να ανεχτούν, ενώ βρίσκουμε μοτίβα στα δεδομένα - και να σχεδιάσουμε αλγόριθμους που επιτυγχάνουν μέχρι εκείνα τα θεωρητικά όρια."
AI που θυμάται σαν τους ανθρώπους
Η ερευνητική ομάδα ερεύνησε το τεχνητό γυαλί περιστροφής ως έναν τρόπο να εξετάσει αυτά που ονομάζονται νευρωνικά δίκτυα Hopfield. Αυτά τα δίκτυα μοντελοποιούν την ανθρώπινη συνειρμική μνήμη, η οποία είναι η ικανότητα να μαθαίνει και να θυμάται τη σχέση μεταξύ άσχετων στοιχείων.
Θεωρητικά μοντέλα που περιγράφουν γυαλιά spin χρησιμοποιούνται ευρέως σε άλλα πολύπλοκα συστήματα, όπως αυτά που περιγράφουν τη λειτουργία του εγκεφάλου.
Με τη συσχετιστική μνήμη, εάν ενεργοποιηθεί μόνο μία μνήμη, για παράδειγμα λαμβάνοντας μια μερική εικόνα ενός προσώπου ως είσοδο - τότε το δίκτυο μπορεί να ανακαλέσει ολόκληρο το πρόσωπο. Σε αντίθεση με τους παραδοσιακούς αλγόριθμους, η συσχετιστική μνήμη δεν απαιτεί ένα πανομοιότυπο σενάριο για τον προσδιορισμό μιας μνήμης.
Η έρευνα του Saccone και της ομάδας επιβεβαίωσε ότι το spin-glass θα είναι χρήσιμο για την περιγραφή των ιδιοτήτων ενός συστήματος και του τρόπου με τον οποίο επεξεργάζεται τις πληροφορίες. Οι αλγόριθμοι τεχνητής νοημοσύνης που αναπτύχθηκαν σε spin glass θα ήταν «πιο ακατάστατοι» από τους παραδοσιακούς αλγόριθμους, είπε ο Saccone, αλλά και πιο ευέλικτοι για ορισμένες εφαρμογές τεχνητής νοημοσύνης.
"Θεωρητικά μοντέλα που περιγράφουν γυαλιά spin χρησιμοποιούνται ευρέως σε άλλα πολύπλοκα συστήματα, όπως αυτά που περιγράφουν τη λειτουργία του εγκεφάλου, τους κωδικούς διόρθωσης σφαλμάτων ή τη δυναμική του χρηματιστηρίου", είπε ο Saccone. "Αυτό το ευρύ ενδιαφέρον για τα γυαλιά περιστροφής παρέχει ισχυρό κίνητρο για τη δημιουργία ενός τεχνητού γυαλιού περιστροφής."
Άλλοι τύποι τσιπ εμπνευσμένων από τον εγκέφαλο θα μπορούσαν επίσης να βελτιώσουν τον τρόπο με τον οποίο η τεχνητή νοημοσύνη αναγνωρίζει τις εικόνες. Ένα πρόσφατο έγγραφο δείχνει πώς τα τσιπ υπολογιστών θα μπορούσαν να επανασυνδεθούν δυναμικά για να λάβουν νέα δεδομένα όπως κάνει ο εγκέφαλος, βοηθώντας την τεχνητή νοημοσύνη να συνεχίσει να μαθαίνει με την πάροδο του χρόνου.
"Ο εγκέφαλος των ζωντανών όντων μπορεί να μαθαίνει συνεχώς καθ' όλη τη διάρκεια της ζωής τους", δήλωσε σε δελτίο τύπου ο Shriram Ramanathan, καθηγητής στη Σχολή Μηχανικών Υλικών του Πανεπιστημίου Purdue και ένας από τους συγγραφείς της εργασίας."Έχουμε δημιουργήσει τώρα μια τεχνητή πλατφόρμα για να μαθαίνουν οι μηχανές καθ 'όλη τη διάρκεια ζωής τους."
