Grafenowe superkomputery pozwolą symulować ludzką pamięć. To może być przełom dla sztucznej inteligencji

Zespół naukowy z Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii opracował pionierski komputer imitujący procesy zachodzące w ludzkim mózgu. Maszyna odwzorowuje sposób funkcjonowania biologicznej sieci neuronowej, a jej analogową naturę udało się odtworzyć dzięki wykorzystaniu grafenowych tranzystorów. Technologia tego typu może zostać wykorzystana do budowy wyspecjalizowanych systemów sztucznej inteligencji.

Wszystkie współczesne komputery cyfrowe funkcjonują na podstawie bramek logicznych, dzięki którym programiści mogą korzystać z kodu binarnego i śledzić, czy przez dany element przepływa sygnał elektryczny, czy też nie. Taki sposób przetwarzania informacji znacząco różni się od struktury mózgu przetwarzającego dane za pośrednictwem neuronów zdolnych do rejestrowania większej liczby stanów, a co za tym idzie – pozwalających sprawniej przetwarzać duże zasoby informacji.

Wzrost zapotrzebowania na systemy informatyczne do analizy dużych zbiorów danych zachęcił zespół badaczy z Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii do pogłębienia prac nad komputerami analogowymi, imitującymi analogową strukturę mózgu. Dzięki nim możliwe byłoby błyskawiczne wykonywanie obliczeń na potrzeby m.in. systemów rozpoznawania obrazu czy sztucznej inteligencji dla autonomicznych pojazdów.

– Tworzymy sztuczne sieci neuronowe, które starają się naśladować efektywność energetyczną i obszarową mózgu – podkreśla Thomas Shranghamer, doktorant na Uniwersytecie Stanu Pensylwania. – Mózg jest tak mały, że mieści się w dłoniach, podczas gdy nowoczesny superkomputer zajmuje miejsce wielkości dwóch lub trzech kortów tenisowych.

Naukowcy zaprojektowali sztuczną sieć neuronową opartą na arkuszu grafenowym, na którym umieszczono węglową powłokę o grubości jednego atomu. Wstępne eksperymenty dowiodły, że za pośrednictwem pola elektrycznego można rekonfigurować tę sieć na podobieństwo neuronów mózgowych i zapisywać informację w jednym z 16 możliwych stanów. Wykorzystanie tej technologii do produkcji komputerów nowej generacji pozwoliłoby zminiaturyzować systemy inteligentne i zauważalnie przyspieszyć proces przetwarzania dużej ilości danych.

– Mamy potężne komputery, co do tego nie ma wątpliwości. Problem polega na tym, że musimy przechowywać pamięć w jednym miejscu, a obliczenia wykonywać w innym – wskazuje Saptarshi Das, profesor asystujący nauk technicznych i mechaniki na Uniwersytecie Stanu Pensylwania. – My udowodniliśmy, że możemy precyzyjnie kontrolować dużą liczbę stanów pamięci przy użyciu prostych tranzystorów z grafenem.

Badania nad tą technologią są wspierane i finansowane przez Army Research Office, laboratorium badawcze amerykańskiej armii. Pomysł nowatorskiego arkusza grafenowego został zgłoszony do urzędu patentowego i w przyszłości ma szansę trafić do użytku komercyjnego.

Według firmy badawczej Grand View Research wartość globalnego rynku grafenowego do 2025 roku wzrośnie do 550 mln dol. W najbliższych latach ma się rozwijać w tempie blisko 38 proc. w skali roku.