Projektbeschreibung
Maschinen dazu bringen, wie Gehirne zu denken
Künstliche Intelligenz (KI) beruht heute auf deterministischer, genauigkeitsoptimierter Hardware, gerät jedoch in schnellen, unsicheren Umgebungen ins Wanken. Vor diesem Hintergrund lässt sich das Team des ERC-finanzierten Projekts PICNIC vom Prinzip der Minimierung freier Energie in der Neurowissenschaft inspirieren, um hier Änderungen herbeizuführen. Mithilfe der Kombination aus photonischem Analogrechnen mit hybriden integrierten Schaltkreisen nutzt das Projektteam die Zufälligkeit des Lichts, um eine ultraschnelle probabilistische Verarbeitung zu ermöglichen. Durch den Einsatz chaotischer Lichtquellen und neuartiger Modulatoren werden im Zuge von PICNIC Abtastgeschwindigkeiten von über 300 Teraoperationen pro Sekunde erreicht. Der Durchbruch liegt in der Zusammenführung probabilistischer und deterministischer Prozessoren zum Aufbau tiefer neuronaler Netzwerke begründet, die zur Bayesschen Inferenz in Echtzeit in der Lage sind. Im Rahmen von PICNIC werden Maschinen dazu gebracht, mehr wie Gehirne zu denken, womit das Ziel verfolgt wird, KI im Sinne sicherheitskritischer Aufgaben wie der autonomen Navigation zu revolutionieren.
Ziel
The neuroscience principle of free energy minimization (FEM) suggests that living organisms create internal models of their environment in order to minimize surprise and manage uncertainty. This is strikingly different from artificial neural networks (ANNs), which prioritize maximizing accuracy. Although ANNs excel in applications such as natural language processing and weather forecasting, they struggle with real-time, safety-critical tasks like autonomous navigation due to their reliance on deterministic hardware in the von Neumann architecture which is poorly suited for distribution estimation and parameter extraction in probabilistic models.
Photonic analog computing enables a paradigm shift for probabilistic processing by exploiting inherent physical stochasticity via direct encoding of information in physical quantities and by permitting ultralow latency and high throughput. Here, I will leverage hybrid photonic integrated circuits to harness physical random number generation (RNG) for probabilistic computing. I will develop chaotic light sources based on Erbium-doped waveguide amplifiers as physical sources of entropy for RNG at telecom wavelengths. Using time-wavelength interleaving of amplitude-bandwidth encoded probabilistic weights and broadband ultrafast waveguide-integrated modulators for vector encoding, I will achieve probabilistic sampling at rates beyond 300 Tera-operations per second. For deterministic convolution processing, I will realize ultra-high throughput programmable photonic crossbar arrays using silicon photonic circuits. By hybrid integration via 2D-3D nanoprinting, I will link different computing platforms into advanced systems. Combining deterministic and probabilistic photonic processors, I will realize disruptive compute architectures for mixed-mode probabilistic-deterministic deep neural networks, achieving Tera-scale probabilistic compute performance, and enabling real-time Bayesian object recognition beyond 100 frames per second.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
- Naturwissenschaften Biowissenschaften Neurobiologie
- Naturwissenschaften Chemiewissenschaften anorganische Chemie Metalloide
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Schlüsselbegriffe
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
Programm/Programme
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
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HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC)
HAUPTPROGRAMM
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Thema/Themen
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Finanzierungsplan
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants
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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
(öffnet in neuem Fenster) ERC-2024-ADG
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Finanzieller Nettobeitrag der EU. Der Geldbetrag, den der Beteiligte erhält, abzüglich des EU-Beitrags an mit ihm verbundene Dritte. Berücksichtigt die Aufteilung des EU-Finanzbeitrags zwischen den direkten Begünstigten des Projekts und anderen Arten von Beteiligten, wie z. B. Dritten.
69117 Heidelberg
Deutschland
Die Gesamtkosten, die dieser Organisation durch die Beteiligung am Projekt entstanden sind, einschließlich der direkten und indirekten Kosten. Dieser Betrag ist Teil des Gesamtbudgets des Projekts.