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Weighted Spintronic-Nano-Oscillator-based Neuromorphic Computing System Assisted by laser for Cognitive Computing

Projektbeschreibung

Der gewundene Weg zu einem gehirnähnlichen Computer mit bislang unerreichter Leistung

Im Laufe der Geschichte hat die Menschheit sich stets sehr darum bemüht, Maschinen und Werkzeuge zu entwickeln, die menschliche Arbeitsweisen nachahmen, um den Menschen so entweder harte Arbeit abzunehmen oder Aufgaben schneller oder in größerem Umfang zu erledigen, als es von Menschenhand möglich wäre. Eine der größten Baustellen in diesem Bereich ist die Entwicklung von Computern, die das menschliche Gehirn bezüglich Rechenleistung, Lernfähigkeit und Energieeffizienz nachahmen können. Der Begriff „neuromorphes Computing“ wurde vor mehr als 30 Jahren geprägt und neuromorphe Bauelemente stellen einen Versuch dar, Aspekte des Gehirnaufbaus und der Dynamik im Gehirn nachzuahmen, um diese Ziele zu erreichen. Das EU-finanzierte Projekt SpinAge entwickelt unter Verwendung hochmoderner Technologien ein neuartiges System auf Basis neuromorphen Rechnens, das eine um mindestens vier Größenordnungen bessere Leistung im Vergleich zu aktuellen Systemen ermöglichen und uns so näher an das Ziel bringen könnte, das Gehirn durch einen Computer nachzubilden.

Ziel

The brain is a highly complex, high performance and low energy computing system due to its massive parallelism and intertwined network, which outperforms the current computers by orders of magnitudes, especially for cognitive computing applications. A large effort has been made into understanding the computing and mimicking the brain into an artificial implementation, so-called neuromorphic computing that has received much attention thanks to the advances in novel nanoscale technologies. The current implementation of the neuromorphic computing systems (NCS) using Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) technologies has 5-6 orders of magnitude lower performance (operation/sec/Watt/cm3) compared to the brain. Spintronic devices, using the spin of the electron instead of its charge, have been considered one of the most promising approaches for implementing not only memories but also NCSs leading to a high density, high speed, and energy-efficiency. The main goal of SpinAge is to realize a novel NCS enabling large-scale development of brain-inspired devices outclassing the performance of current computing machines. This will be achieved by the novel structures using spintronics and memristors, on-chip laser technology, nano electronics and finally advanced integration of all these technologies. We expect this unprecedented combination of emerging technologies will lead to at least 4-5 orders of magnitude better performance than the state-of-the-art CMOS-based NCSs.
The approach taken in SpinAge is to implement synaptic neurons using novel nanoscale weighted spin-based nano-oscillators, assisted by a low-energy laser pulse irradiation from an integrated plasmonic laser chip, integrated all with the CMOS interfacing electronics for a proof-of-concept of a 16x16 NCS for cognitive computing applications. Our breakthrough platform technology will demonstrate EU leadership of advanced neuromorphic computing.

Schlüsselbegriffe

Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

H2020-FETOPEN-2018-2020

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Unterauftrag

H2020-FETOPEN-2018-2019-2020-01

Koordinator

AARHUS UNIVERSITET
Netto-EU-Beitrag
€ 1 122 648,75
Adresse
NORDRE RINGGADE 1
8000 Aarhus C
Dänemark

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Region
Danmark Midtjylland Østjylland
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 1 122 648,75

Beteiligte (6)