Un material inteligent care învață schimbându-se fizic

Un material inteligent care învață schimbându-se fizic, similar cu modul în care funcționează creierul uman, ar putea sta la baza unei generații complet noi de computere. Fizicienii Radboud care lucrează spre așa-numitul „creier cuantic” au făcut un pas important. Au arătat că pot modela și interconecta o rețea de atomi individuali și imita comportamentul autonom al neuronilor și sinapselor din creier. Raportați descoperirea lor către Nanotehnologia naturii.

Având în vedere cererea globală în creștere pentru capacitatea de calcul, sunt necesare tot mai multe centre de date, lăsând o amprentă energetică în continuă expansiune. „În mod clar, trebuie să găsim noi strategii pentru stocarea și prelucrarea informațiilor într-un mod eficient din punct de vedere energetic”, spune liderul de proiect Alexander Khajetoorians, profesor de microscopie cu sondă de scanare la Universitatea Radboud.

„Acest lucru necesită nu numai îmbunătățiri ale tehnologiei, ci și cercetări fundamentale în abordările care schimbă jocul. Noua noastră idee de a construi un „creier cuantic” bazat pe proprietățile cuantice ale materialelor ar putea sta la baza unei soluții viitoare pentru aplicațiile de inteligență artificială ”.

Creierul cuantic

Pentru ca inteligența artificială să funcționeze, computerul trebuie să fie capabil să recunoască tiparele din lume și să învețe altele noi. Computerele de astăzi fac acest lucru prin intermediul unui software de învățare automată care controlează stocarea și prelucrarea informațiilor pe un hard disk al computerului independent. „Până acum, această tehnologie, care se bazează pe o paradigmă veche de un secol, a funcționat suficient de bine. Cu toate acestea, în cele din urmă, este un proces foarte ineficient în energie ”, spune co-autorul Bert Kappen, profesor de rețele neuronale și inteligență mașină.

Fizicienii de la Universitatea Radboud au investigat dacă un hardware ar putea face același lucru, fără a fi nevoie de software. Au descoperit că, construind o rețea de atomi de cobalt pe fosforul negru, au reușit să construiască un material care stochează și procesează informații într-un mod similar cu creierul și, și mai surprinzător, se adaptează la sine.

O introducere în creierul cuantic

Atomi autoadaptabili

În 2018, Khajetoorians și colaboratorii au demonstrat că este posibilă stocarea informațiilor în starea unui singur atom de cobalt. La aplicarea unei tensiuni la atom, ar putea induce „tragerea”, unde atomul trece între 0 și 1 aleatoriu, similar cu un neuron. Ei au descoperit acum o modalitate de a crea seturi personalizate ale acestor atomi și au descoperit că comportamentul de tragere a acestor seturi imită comportamentul unui model asemănător creierului utilizat în inteligența artificială.

Pe lângă observarea comportamentului neuronilor înțepători, aceștia au reușit să creeze cea mai mică sinapsă cunoscută până în prezent. Fără să știe, ei au observat că aceste seturi aveau o proprietate adaptativă inerentă: sinapsele lor își schimbau comportamentul în funcție de intrarea pe care o „vedeau”. „Prin stimularea materialului pentru o perioadă mai lungă de timp cu o anumită tensiune, am fost foarte surprinși să vedem că sinapsele s-au schimbat cu adevărat. Materialul și-a adaptat reacția în funcție de stimulii externi pe care i-a primit. A învățat pe cont propriu ”, spune Khajetoorians.

Explorarea și dezvoltarea creierului cuantic

Cercetătorii intenționează acum să extindă sistemul și să construiască o rețea mai mare de atomi, precum și să se scufunde în noi materiale „cuantice” care pot fi utilizate. În plus, trebuie să înțeleagă de ce rețeaua atomică se comportă așa cum o face. „Suntem într-o stare în care putem începe să raportăm fizica fundamentală la conceptele de biologie, cum ar fi memoria și învățarea”, spune Khajetoorians.

„Dacă în timp am putea construi o mașină reală din acest material, am fi capabili să construim mai multe dispozitive computerizate mai eficiente din punct de vedere energetic și mai mici decât computerele actuale. Cu toate acestea, numai atunci când vom înțelege cum funcționează (și acesta este încă un mister) vom putea să-i ajustăm comportamentul și să-l dezvoltăm într-o tehnologie. Este o perioadă foarte interesantă “.

Referință: „O mașină atomică Boltzmann capabilă de autoadaptare” de Brian Kiraly, Elze J. Knol, Werner MJ van Weerdenburg, Hilbert J. Kappen și Alexander A. Khajetoorians, 1 februarie 2021, Nanotehnologia naturii.
DOI: 10.1038 / s41565-020-00838-4

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Apneea obstructivă în somn este frecventă la persoanele cu tulburări cognitive – este tratabilă

O tulburare de somn tratabilă în mod obișnuit la persoanele cu probleme de gândire și memorie. Apnee obstructivă în somn - respirația se oprește de...

Oamenii de știință dezvăluie cheia creșterii musculare adecvate

Analiza imunofluorescenței unui grup de celule stem proliferante asociate cu fibre musculare (gri). Celulele stem produc Dll1 (roșu) și MyoD (verde). Două...

ExoMars Orbiter surprinde fermitatea la locul de aterizare al craterului Mars Jezero

ESA-Roscosmos Trace Gas Orbiter a observat vehiculul NASA Perseverance Mars 2020, împreună cu o parașută și o carapace spate, un scut termic și o...

Reglarea cuantică în grafen avansează era comunicațiilor fără fir Terahertz de mare viteză

Tunelare cuantică. Credit: Daria Sokol / Biroul de presă MIPT Oamenii de știință de la MIPT, Universitatea Pedagogică de Stat din Moscova și Universitatea...

Utilizarea moleculelor vibrante pentru a investiga proprietățile undelor materiei

Ionii moleculari HD + (perechi de puncte galbene și roșii) într-o capcană de ioni (gri) sunt iradiați de o undă laser (roșu). Acest...

Newsletter

Subscribe to stay updated.