ההתקדמות בטכנולוגיות חישוב משנה את הבנתנו של בינה מלאכותית. המהנדסים מבצעים מהלכים מרשימים על ידי שילוב של מערכות גילוי ועיבוד בתוך פלטפורמת ניתנת לשינוי. חידוש זה מבטיח לייעל את היעילות האנרגטית, להקטין את השיהוי ולבצע עיבודים בזמן אמת הודות לארכיטקטורה נוירומורפית מתקדמת. האתגר טמון בהרמוניה בין פונקציות ה-*sensing* וה-*computation* להשגת ביצועים חסרי תקדים. סינרגיה חדשה של ראיה וחישוב מתארסת, פותחת את הדרך ליישומים חדשים.
פיתוח פלטפורמת עיבוד נוירומורפית
מהנדסים מאוניברסיטת פקינג עיצבו לאחרונה פלטפורמת חישוב נוירומורפית ניתנת לשינוי שמשלבת גילוי וחישוב במכשיר אחד. מערכת זו, כפי שהוצגה בפרסום של נייטרו אלקטרוניקה, משלבת רשת של פוטוטרנזיסטורים עם ממריסטור, ומציעה פתרונות חדשניים לאתגרים חישוביים מורכבים.
הקשר של מחקר
המגבלות של מערכות ראיה מסורתיות, המבוססות לרוב על ארכיטקטורת CMOS פון נוימן, הניעו לבחון מחדש את הגישות הקיימות. הארכיטקטורה הקלאסית נתקלת במגבלות כמו ההפרדה הפיזית בין חיישני התמונה, הזיכרון והמחשבים, דבר שגורם לבעיות כפילות נתונים ולשיהויי עיבוד.
החידושים המרכזיים של הפלטפורמה
הפלטפורמה MP1R, שפותחה על ידי צוות המחקר בראשות יוצ'או יאנג, מהווה התקדמות משמעותית. היא מחברת בין תפיסה ועיבוד, ומאפשרת יכולות עיבוד בזמן אמת למשימות כמו זיהוי תמונות סטטיות ועד ניתוח תמונות צבעוניות.
תהליך הייצור
מנדסים תכננו רשת של פוטוטרנזיסטורים 20×20, המסוגלת לגלות אור ולכוון את תגובתה בהתאם לאורך הגל. תהליך הייצור כלל טרנזיסטורים בשכבת סרט, באמצעות תהליך תואם עם חמצן סיליקון, המקל על יצירת פוטוטרנזיסטורים עם גריל אחורי.
מאפיינים טכניים
מכשיר זה מבוסס על ממריסטורים מסוג מוט, המאופיינים באזורים עמידים ליניאריים, זיכרון נדיף ויכולת מתג. תכונות אלו מאפשרות למערכת לנהל סוגים שונים של קידוד, לרבות אנלוגי ומבוסס על פיקים, תוך סימולציה יעילה של פונקציות סינפטיות ונוירונליות.
יישומים מעשיים ופיתוחים עתידיים
הפלטפורמה מתבלטת בזכות תאימותה למגוון רשתות נוירונים, כגון רשתות נוירונים קונולוציוניות (CNN), רשתות חוזרות (RNN) ורשתות נוירונים פלאשיות (SNN). רבגוניות זו מקלה על אימוץ המכשיר ליישומי בינה מלאכותית מתקדמים.
תחזיות העתיד מכוונות לשיפור נוסף של הפלטפורמה באמצעות אופטימיזציה של צריכת האנרגיה תוך כדי רגישות לשינויים באור. הרעיון הוא להגדיל את יכולות העיבוד תוך שמירה על יעילות אנרגטית זניחה.
מהימנות וביצועים
המכשירים הממריסטוריים של Ta/TaOx/NbOx/W מבטיחים משתנות נמוכה. תוצאות ראשוניות מצביעות על כך שסistema זה יכול להניח את היסודות לפוטנציאל ענק בבניית מערכות ראיה נוירומורפיות בקנה מידה גדול, המשלבות יעילות ועלויות אנרגיה נמוכות.
יאנג מדגיש כי ההתקדמות בתחום הראיה הנוירומורפית חיונית, שכן היא מאפשרת לפתח מכשירים המטפלים בנתונים מורכבים עם התאמה טובה יותר לצרכים של היום. מחקר זה מציב את עצמו כצעד חשוב לכיוון יישומים מעשיים של בינה מלאכותית, הפוגעים במגוון תחומים טכנולוגיים.
שאלות ותשובות על מכשירי גילוי וחישוב לפלטפורמה ניתנת לשינוי
מהו מכשיר ניתנת לשינוי המשלב פונקציות גילוי וחישוב?
מכשיר ניתנת לשינוי הוא חומרה שניתן להתאים אותה למילוי תפקידים שונים, ובכך היא מאפשרת גם גילוי נתונים וגם עיבוד מחשבים במערכת אחת. זה מפשט את האדריכלות החומרתית ומשפר את היעילות התפעולית.
כיצד המהנדסים מבטיחים את היעילות של עיבוד הנתונים במכשירים אלה?
המהנדסים משתמשים בארכיטקטורות נוירומורפיות ומשלבים רכיבים כמו פוטוטרנזיסטורים וממריסטורים כדי לייעל את עיבוד הנתונים, ובכך מבטיחים שיהוי נמוך וצריכת אנרגיה מופחתת תוך כדי הגדלת הביצועים.
איזה סוגי נתונים יכולים מכשירים אלה לעבד?
מכשירים אלה מיועדים לעבד מגוון נתונים, כולל תמונות סטטיות, סרטונים בזמן אמת, ונתוני אירועים. הם יכולים גם לנתח מידע מבוסס על אורכי גל שונים.
מה היתרון של מכשיר המשלב פונקציות גילוי וחישוב ליישומי בינה מלאכותית?
מכשירים אלה מאפשרים מיזוג של נתוני גילוי ואלגוריתמים של בינה מלאכותית, ובכך מציעים ביצועים מוגברים למשימות מורכבות כמו זיהוי תמונות וניתוח בזמן אמת, תוך הפחתת הצורך בעיבוד חיצוני.
מה ההשפעה של שילוב פונקציות גילוי ועיבוד על צריכת האנרגיה?
השילוב של פונקציות אלה במכשיר אחד מפחית את הכפילות ומקטין את הצורך במספר רכיבים נפרדים, מה שמוביל לצריכת אנרגיה נמוכה יותר ויעילות מוגברת בעיבוד הנתונים החזותיים.
אילו אתגרים מתקיימים בעיצוב מכשירים אלה?
האתגרים העיקריים כוללים את מיני-טוריזציה של הרכיבים, ניהול החום המיוצר ואופטימיזציה ל אלגוריתמים שונים של עיבוד כדי להבטיח ביצועים אמינים בסביבות שימוש שונות.
כיצד מכשירים אלה משווים למערכות מסורתיות המבוססות על ארכיטקטורת פון נוימן?
בניגוד למערכות מסורתיות שדורשות הפרדה פיזית בין זיכרון, גילוי ועיבוד, מכשירים ניתנים לשינוי משלבים את הפונקציות הללו באותו מערכת, מה שמאפשר עיבוד מהיר ויעיל יותר של נתונים.
אילו סוגי יישומים נהנים ביותר מטכנולוגיות אלו הניתנות לשינוי?
היישומים כוללים ראיה ממוחשבת, עיבוד תמונות בזמן אמת, זיהוי פנים וקול, וכן מגוון יישומי בינה מלאכותית שדורשים ניתוח מהיר ודייקני של הנתונים.
איזה סוג החידושים צפויות בעתיד בתחום מכשירים הניתנים לשינוי?
צפויים חידושים כגון אינטגרציה תלת מימדית של מעגלים, שיפוט תכונות דינאמיות של ממריסטורים, ואופטימיזציה של הפלטפורמה לניהול משאבים בסביבות עם תאורה נמוכה.
כיצד יכולים מכשירים אלה להתפתח כדי לעמוד בצרכים העתידיים של מערכות ראיה חכמות?
מכשירים אלה יכולים להתפתח על ידי שילוב של התקדמויות בבינה מלאכותית, הגדלת יכולת העיבוד תוך הפחתת צריכת האנרגיה, מה שיאפשר להם להתאים עצמם לאתגרים העתידיים הקשורים למערכות ראיה חכמות.
