Ścieżki neuronowe stają się inspiracją dla przełomów w informatyce
W celu obsługi różnorodnych zastosowań sztucznej inteligencji (SI) urządzenia elektroniczne stają się coraz bardziej inteligentne. Wymaga to wykorzystania coraz większej inteligencji i mocy obliczeniowej, przy jednoczesnym zachowaniu kompaktowości i energooszczędności tych urządzeń. „Choć w przeszłości badano już różne opcje technologiczne, żadna z nich nie miała wydajności przetwarzania przybliżonej do ludzkiego mózgu”, wyjaśnia koordynator projektu TEMPO Björn Debaillie z imec w Belgii. „W ramach tego projektu chcieliśmy odejść od klasycznej architektury obliczeniowej i odwzorować strukturę i funkcje ludzkiego mózgu w sprzęcie półprzewodnikowym”.
Neuromorficzne technologie sprzętowe
Celem projektu TEMPO było zatem opracowanie neuromorficznych technologii sprzętowych opartych na strukturach, procesach i możliwościach mózgów biologicznych. Zespół projektu chciał również rozszerzyć wykorzystanie sprzętu neuromorficznego w różnych zastosowaniach. „Przełomowe rozwiązania sprzętowe są niezbędne do utrzymania migracji przetwarzania SI z chmury do obrzeży sieci w celu poprawy wydajności, działania, niezawodności i bezpieczeństwa”, mówi Debaillie. „W tym celu opracowaliśmy wskaźniki referencyjne i plany działania wspierające ocenę nowych technologii. Przyjrzeliśmy się również optymalizacji europejskiej infrastruktury do produkcji chipów neuromorficznych”. Aby zapewnić opłacalne dla branży rozwiązania, w projekt zaangażowano kluczowe podmioty z całego łańcucha wartości. W ramach konsorcjum ustanowiono otwartą współpracę, aby wykorzystać najnowocześniejszą wiedzę specjalistyczną, a także badania nad półprzewodnikami i infrastruktury produkcyjne. „Jednym z celów naszych badań było ulepszenie nowych technologii pamięci, aby umożliwić rozbudowane, ale i wydajne przetwarzanie danych”, zauważa Debaillie. „Zbadaliśmy również cały krajobraz technologii neuromorficznych o szerokim zakresie poziomów dojrzałości i gotowości do produkcji”. Różne algorytmy poddano testom porównawczym, a ich potencjalne zastosowanie oceniono i zweryfikowano w czterech kluczowych obszarach zastosowań: inteligentne zdrowie, inteligentna elektronika, inteligentny przemysł i inteligentna mobilność.
Zharmonizowana produkcja półprzewodników
Prace te pomogły położyć podwaliny pod przeniesienie SI z chmury do inteligentnych urządzeń. Osiągnięcia projektu opublikowano w ponad 100 artykułach naukowych i zaowocowały opracowaniem 11 demonstracji koncepcji w czterech docelowych domenach zastosowań. Kluczowe przełomy osiągnięto również w optymalizacji nowych technologii pamięci, gotowych do wdrożenia w sprzęcie neuromorficznym. „Porównania między różnymi technologiami, architekturami i podejściami ujęto w holistycznym wskaźniku referencyjnym”, mówi Debaillie. „Umożliwi to dokonywanie świadomych wyborów technologicznych w całym cyklu rozwoju i łańcuchu wartości”. Zespół projektu TEMPO ustanowił również mechanizmy harmonizacji produkcji półprzewodników. „Umożliwi to budowę centrów doskonałości pod względem wiedzy specjalistycznej i infrastruktury, usprawni uzupełniającą produkcję i wzmocni europejską ofertę półprzewodników”, dodaje Debaillie.
Zalety neuromorficznych technologii sprzętowych
Neuromorficzne technologie sprzętowe, w zakresie których pionierem jest zespół projektu TEMPO, mogą przynieść korzyści w codziennym życiu. „Inteligentne urządzenia będą oferować więcej zastosowań i usług o lepszej wydajności, ochronie i bezpieczeństwie, ponieważ dane mogą być przetwarzane lokalnie w urządzeniu”, zauważa Debaillie. Prace zespołu TEMPO były kontynuowane w ramach wspólnych projektów badawczych, takich jak ANDANTE i zostały podjęte przez innowacyjne MŚP i pionierów w branży. Obejmując cały łańcuch wartości, od technologii po zastosowania, projekt odegrał kluczową rolę we wzmocnieniu pozycji Europy w dziedzinie najnowocześniejszych technologii obliczeniowych. Wyniki mogą również zachęcić do dalszych działań badawczych. „Przyjęcie tych technologii na rynku przebiega stopniowo”, zauważa Debaillie. „Trend ten jest wyraźnie widoczny, ponieważ termin brzegowej sztucznej inteligencji zyskuje na znaczeniu, a za klucz do jej wdrożenia uważa się obliczenia neuromorficzne”.
Słowa kluczowe
TEMPO, przetwarzanie, biologiczny, mózg, neuromorficzny, półprzewodnik, algorytmy
