Febbraio 5, 2023

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Dispositivo di intelligenza artificiale sviluppato

immagine: schemi del dispositivo AI sviluppati in questo documento (a sinistra e al centro). Può elaborare le informazioni in modo simile al cervello umano (a destra).
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Credito: Takashi Tsuchiya Istituto nazionale di scienza dei materiali

Un gruppo di ricerca del NIMS – Tokyo University of Science ha sviluppato un dispositivo di intelligenza artificiale con elevate prestazioni nell’elaborazione delle informazioni. Ciò è stato ottenuto ricreando il cosiddetto stato di “caos marginale” che si verifica nel cervello utilizzando le dinamiche accoppiate ione-elettrone inInterfaccia elettrolita solido/diamante. La tecnologia può essere utilizzata per sviluppare dispositivi IA ad alta efficienza energetica con un’ampia gamma di applicazioni, incluso il riconoscimento di modelli nelle immagini (incluso il riconoscimento facciale), suoni e odori.

Il cervello umano è più efficiente dal punto di vista energetico rispetto ai computer utilizzati nelle attuali tecnologie di intelligenza artificiale e supera l’elaborazione delle informazioni. Una possibile ragione di ciò è che lo stato di “caos marginale” che si verifica nel cervello non è stato incorporato nei computer. Sono stati fatti tentativi per sviluppare dispositivi in ​​grado di ricreare lo stato marginale del caos fabbricando circuiti integrati su larga scala costituiti da molti dispositivi in ​​miniatura. Tuttavia, lo sviluppo pratico di questi circuiti si è rivelato impegnativo e le loro prestazioni sono state stimate solo attraverso simulazioni.

Questo gruppo di ricerca ha recentemente sviluppato un dispositivo di intelligenza artificiale con elevate prestazioni di elaborazione delle informazioni riproducendo uno stato marginale caotico nel cervello utilizzando dinamiche di accoppiamento ione-elettrone in un’interfaccia elettrolita solido conduttivo a film sottile/sottile come un diamante. Questo dispositivo funziona allo stesso modo di un transistor elettrico a doppio strato in quanto la sua resistenza elettrica cambia al variare degli stati di carica/scarica del doppio strato elettrico. Il dispositivo è in grado di indurre uno stato limite caotico, che gli consente di produrre risposte elettriche con schemi di elevazione e rilassamento simili a quelli delle risposte sinaptiche nel cervello (Fig.) e di elaborare in modo efficiente le informazioni. Di conseguenza, questo dispositivo AI è stato in grado di convertire i segnali d’onda in ingresso in segnali in una diversa forma d’onda prevista con una precisione sei volte maggiore rispetto ad altri piccoli dispositivi AI simili, ottenendo le prestazioni più elevate al mondo in questo compito.

Questa ricerca ha dimostrato che l’elaborazione delle informazioni simile al cervello può essere ottenuta ricreando lo stato caotico del cervello in un doppio strato elettrico spesso pochi nm sulla superficie dello strato solido-elettrico/sottile come un diamante. Questa nuova nanotecnologia può essere applicata allo sviluppo di piccoli dispositivi AI pratici e ad alte prestazioni. Questi potrebbero includere dispositivi avanzati ad alta efficienza energetica che possono essere combinati con vari sensori per creare smartwatch, telecamere di sicurezza, sistemi di riconoscimento vocale e altre tecnologie con un’ampia gamma di applicazioni (come medicina, preparazione alle catastrofi, produzione e sicurezza).

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Questa ricerca è stata pubblicata nel numero del 14 dicembre 2022 di La scienza avanza (DOI: 10.1126/sciadv.ade1156).


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