Suko Waspodo
Komponen untuk Komputasi yang Terinspirasi Otak
Info Terkini | Tuesday, 24 May 2022, 12:56 WIB
Para peneliti dari ETH Zurich, Universitas Zurich dan Empa telah mengembangkan bahan baru untuk komponen elektronik yang dapat digunakan dalam berbagai aplikasi yang lebih luas daripada pendahulunya. Komponen tersebut akan membantu menciptakan sirkuit elektronik yang meniru otak manusia dan yang lebih efisien dalam melakukan tugas pembelajaran mesin.
Dibandingkan dengan komputer, otak manusia sangat hemat energi. Oleh karena itu, para ilmuwan menggambarkan bagaimana otak dan neuron-neuronnya yang saling berhubungan berfungsi sebagai inspirasi dalam merancang teknologi komputasi yang inovatif. Mereka memperkirakan bahwa sistem komputasi yang diilhami otak ini, akan lebih hemat energi daripada yang konvensional, serta lebih baik dalam melakukan tugas pembelajaran mesin.
Sama seperti neuron, yang bertanggung jawab untuk penyimpanan data dan pemrosesan data di otak, para ilmuwan ingin menggabungkan penyimpanan dan pemrosesan dalam satu jenis komponen elektronik, yang dikenal sebagai memristor. Harapan mereka adalah bahwa ini akan membantu mencapai efisiensi yang lebih besar, karena memindahkan data antara prosesor dan penyimpanan, seperti yang dilakukan komputer konvensional, adalah alasan utama konsumsi energi yang tinggi dalam aplikasi pembelajaran mesin.
Para peneliti di ETH Zurich, Universitas Zurich, dan Empa kini telah mengembangkan konsep inovatif untuk memristor yang dapat digunakan dalam jangkauan aplikasi yang jauh lebih luas daripada memristor yang ada. "Ada mode operasi yang berbeda untuk memristor, dan menguntungkan untuk dapat menggunakan semua mode ini tergantung pada arsitektur jaringan saraf tiruan," jelas postdoc ETH Rohit John. "Tetapi memristor konvensional sebelumnya harus dikonfigurasi untuk salah satu mode ini terlebih dahulu." Memristor baru dari para peneliti di Zurich sekarang dapat dengan mudah beralih di antara dua mode operasi saat digunakan: mode di mana sinyal tumbuh lebih lemah dari waktu ke waktu dan mati (mode volatil), dan mode di mana sinyal tetap konstan (non-volatil mode).
Sama seperti di otak
"Dua mode operasi ini juga ditemukan di otak manusia," kata John. Di satu sisi, rangsangan pada sinapsis ditransmisikan dari neuron ke neuron dengan neurotransmiter biokimia. Rangsangan ini mulai kuat dan kemudian secara bertahap menjadi lebih lemah. Di sisi lain, koneksi sinaptik baru ke neuron lain terbentuk di otak saat kita belajar. Koneksi ini lebih tahan lama.
John, yang merupakan postdoc dalam grup yang dipimpin oleh Profesor ETH Maksym Kovalenko, dianugerahi beasiswa ETH untuk peneliti postdoctoral yang luar biasa pada tahun 2020. John melakukan penelitian ini bersama dengan Yiğit Demirağ, seorang mahasiswa doktoral di grup Profesor Giacomo Indiveri di Institute for Neuroinformatics dari Universitas Zurich dan ETH Zurich.
Semikonduktor dikenal dari sel surya
Memristor yang telah dikembangkan oleh para peneliti terbuat dari kristal nano perovskit halida, bahan semikonduktor yang dikenal terutama dari penggunaannya dalam sel fotovoltaik. "'Konduksi saraf' dalam memristor baru ini dimediasi oleh sementara atau permanen merangkai ion perak dari elektroda untuk membentuk nanofilamen menembus struktur perovskit melalui mana arus dapat mengalir," jelas Kovalenko.
Proses ini dapat diatur untuk membuat filamen ion perak tipis, sehingga secara bertahap terurai kembali menjadi ion perak individu (modus volatil), atau tebal dan permanen (modus non-volatil). Ini dikendalikan oleh intensitas arus yang dilakukan pada memristor: menerapkan arus lemah mengaktifkan mode volatil, sedangkan arus kuat mengaktifkan mode non-volatil.
Toolkit baru untuk ahli saraf
"Sepengetahuan kami, ini adalah memristor pertama yang dapat dengan andal beralih antara mode volatil dan non-volatil sesuai permintaan," kata Demira. Ini berarti bahwa di masa depan, chip komputer dapat diproduksi dengan memristor yang mengaktifkan kedua mode. Ini adalah kemajuan yang signifikan karena biasanya tidak mungkin untuk menggabungkan beberapa jenis memristor yang berbeda dalam satu chip.
Dalam ruang lingkup penelitian, yang mereka terbitkan di jurnal Nature Communicationscall_made, para peneliti menguji 25 dari memristor baru ini dan melakukan 20.000 pengukuran dengan mereka. Dengan cara ini, mereka dapat mensimulasikan masalah komputasi pada jaringan yang kompleks. Masalah yang terlibat mengklasifikasikan sejumlah paku neuron yang berbeda sebagai salah satu dari empat pola yang telah ditetapkan.
Sebelum memristor ini dapat digunakan dalam teknologi komputer, mereka perlu menjalani optimasi lebih lanjut. Namun, komponen tersebut juga penting untuk penelitian dalam neuroinformatika, seperti yang ditunjukkan Indiveri: "Komponen ini mendekati neuron nyata daripada yang sebelumnya. Akibatnya, mereka membantu peneliti untuk menguji hipotesis dengan lebih baik dalam neuroinformatika dan semoga mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang prinsip komputasi sirkuit saraf nyata pada manusia dan hewan."
(Materials provided by ETH Zurich)
***
Solo, Selasa, 24 Mei 2022. 12:51 pm
'salam hangat penuh cinta'
Suko Waspodo
Disclaimer
Retizen adalah Blog Republika Netizen untuk menyampaikan gagasan, informasi, dan pemikiran terkait berbagai hal. Semua pengisi Blog Retizen atau Retizener bertanggung jawab penuh atas isi, foto, gambar, video, dan grafik yang dibuat dan dipublished di Blog Retizen. Retizener dalam menulis konten harus memenuhi kaidah dan hukum yang berlaku (UU Pers, UU ITE, dan KUHP). Konten yang ditulis juga harus memenuhi prinsip Jurnalistik meliputi faktual, valid, verifikasi, cek dan ricek serta kredibel.
