Az emberi agy minden számítógépnél erősebb és hatékonyabb az energiafelhasználás szempontjából. Uniós támogatással dolgozó kutatók emiatt azon igyekeznek, hogy utánozzák a működését, s ezáltal jobb számítógépes chipeket gyárthassanak, amelyek segíthetnek kezelni a naponta növekvő adatmennyiséget, ahogy erről a Horizon, az EU kutatási és innovációs magazinja nemrég hírt adott.
Az intelligens hűtőszekrényektől és tévékészülékektől az internethez csatlakozó fogkefékig egyre több háztartási eszköz része a világhálónak. Ez egyrészt megkönnyíti a használat során képződő adatok elemzését és a távoli frissítések telepítését, ugyanakkor biztonsági kockázatot is jelent.
A mind jobban elterjedő intelligens háztartási eszközök feltörésének megakadályozása érdekében ezért a kutatók olyan ultragyors sebességű, energiahatékony, agyhoz hasonló chipeket fejlesztenek, amelyek valós időben, a megtámadott eszközökön képesek felismerni a fenyegetéseket.
Amikor hackerek törik fel a fogkefét
Ezeket az intelligens eszközöket a hackerek gyakran célozzák meg úgynevezett botnetek létrehozása céljából – ezek a fertőzött eszközökből álló hálózatok, amelyeket a hacker nagyszabású kibertámadások indítására használhat fel.
Ezek kivédésére a hagyományos módszer, hogy összegyűjtik az eszközön átmenő összes adatot és elküldik azokat egy adatközpontba, ahol mesterséges intelligencia algoritmusok segítségével felismerik a gyanús tevékenységeket a több millió csatlakoztatott eszköz között. Ez azonban időigényes, és hatalmas adatmennyiségek átvitelét igényli.
A kutatók ezért ezeket a számításokat helyben, azaz magán a hűtőszekrényen vagy a fogkefén szeretnék elvégezni. Ez a peremhálózat koncepciója, egy olyan számítástechnikai elrendezésé, amelynek keretében a számítások helyben, a hálózat peremén, vagyis az adatok forrásához közelebb történnek. Ez azonban szintén kihívásokkal jár. Számos komplex számítást kell gyorsan elvégezni kis chipeken, amelyek nem fogyasztanak sok áramot. Az uniós támogatással zajló NEUROPULS nevű kutatási projekt éppen egy ilyen kis chipet, vagy processzort fejleszt, amely nagyon gyors AI-számításokat tud végrehajtani, miközben alig fogyaszt energiát. A munkához a mesterséges intelligenciára támaszkodnak, hogy annak segítségével a nagyon nagy mennyiségű adat alapján gyors döntéseket tudjanak hozni.
Az idegtudomány és a csúcstechnika elegye
A megoldást az emberi agy ihlette, amely sokkal kevesebb energiával képes komplex feladatokat végrehajtani, mint a mai hagyományos számítógépek. A NEUROPULS kutatásának koordinálásáért felelős Francia Nemzeti Tudományos Kutatóközponthoz tartozó Rádiófrekvenciák, Optika és Mikro-nanoelektronika Központ kutatói olyan áramköröket fejlesztenek, amelyek utánozzák az agy működését. Mindez a neuromorf számítástechnika keretében történik, ami az idegtudomány és a csúcstechnológia elegye, s egyre nagyobb jelentőségre tesz szert.
Ezen belül a kutatók a fotonikát állították szolgálatukba, ami azt jelenti, hogy a számításokhoz elektromos jelek helyett fénysugarakat használnak. A NEUROPULS chipjében a fény mikroszkopikus csatornákon, úgynevezett hullámvezetőken halad át. A fény használata számos előnnyel jár, például minimális jelveszteséggel, rendkívül alacsony késleltetéssel vagy késéssel az adatok küldése és fogadása között, valamint nagy adatátviteli sebességgel. Ezekkel a rendszerekkel több érzékelőt lehet használni és több adatot lehet gyűjteni. Ez azt jelenti, hogy jobb döntések hozhatók alacsonyabb energiafelhasználás mellett. A fotonikus technológia használatának további előnye, hogy biztonságosabb védelmi pajzsokat lehet építeni az így készült chipekhez, ami alapvető követelmény a biztonságos használatukhoz.
A kutatás egy része a Hewlett Packard Enterprise belgiumi laboratóriumában folyik, ahol a memóriával kapcsolatos egyik gondot igyekeznek megoldani. A hagyományos számítógépeken a memória elkülönül a központi feldolgozóegységtől, ahol a számítások történnek. A processzor végzi a számításokat, míg a számításhoz használt adatok a memóriában vannak tárolva. Ezeket az adatokat folyamatosan át kell helyezni a memóriából a processzorba és vissza, ami általában valamilyen elektromos áramkörön keresztül történik. A mesterséges intelligencia belépése azonban akadályt jelent, mert a processzor és a memória közötti kapcsolat nem képes kezelni az MI-vel együtt járó hatalmas adatáramlást. Ez lassúbb számításokhoz és nagyobb energiafogyasztáshoz vezet. De a kutatók talán megtalálták a megoldást. Ha a memóriát és a számításokat az agyhoz hasonlóan ugyanazon a helyen helyezik el, a probléma elhárulhat. A természetben a memóriák és a gondolkodás úgy tűnik, hogy egy helyen vannak.
A legújabb technológiai divatirányzat
A NEUROPULS kutatócsoportja azt tervezi, hogy az új chipet gyakorlati alkalmazásokban teszteli a számítógépes hálózatokba való behatolások észlelése érdekében. Azonban a chip felhasználható az önvezető autók reakcióidejének gyorsítására is. Amikor egy járműnek hirtelen fékeznie vagy kanyarodnia kell a forgalomban, nem várhatja meg, hogy egy távoli adatközpont feldolgozza az információt és reagáljon – mindennek azonnal és megbízhatóan kell történnie. A NEUROPULS-ban használt fotonikus architektúrák nagy sávszélességet és alacsony késleltetést biztosítanak, lehetővé téve az autók szoftverének, hogy valós időben hozzon döntéseket, javítva ezzel a közúti biztonságot.
Az új chipek ezen felül közlekedési kamerákban és érzékelőkben is felhasználhatók, ami segítheti a városi mobilitás optimalizálását, de ugyanúgy hordható egészségügyi eszközökbe is beépíthetők, amelyek figyelik a létfontosságú életjeleket, és valós időben riasztást küldenek, ha valami nem stimmel.
A projekt, amelynek résztvevői között van a Francia Alternatív Energiák és Atomenergia Bizottság mellett a Barcelonai Szuperkomputációs Központ, valamint több vezető olasz, belga, német, portugál és görög egyetem, azt tervezi, hogy 2027-re véglegesíti és teszteli az új chipet. Ennek ellenére még eltarthat egy ideig, mire az új agyi működést imitáló chipek bekerülnek eszközeinkbe.
A neuromorf és fotonikus chipek máris a legújabb technológiai divatirányzatok közé tartoznak. Az olyan nagy mesterséges intelligenciával dolgozó chipgyártók, mint az Nvidia, egyre inkább az integrált fotonikus technológiába fektetnek be, ami azt jelzi, hogy a technológia szélesebb körű elfogadás előtt áll.
