Rahasia otak untuk pembelajaran seumur hidup

Foto oleh Purdue University

Penulis : Manarul Hidayat | Editor : Stefanus Denny

 

SYSNESIA.com – Ketika otak manusia mempelajari sesuatu yang baru, ia beradaptasi. Tetapi ketika kecerdasan artifisial mempelajari sesuatu yang baru, ia cenderung melupakan informasi yang sudah dipelajarinya.

Ketika perusahaan menggunakan semakin banyak data untuk meningkatkan cara AI mengenali gambar, mempelajari bahasa, dan melakukan tugas kompleks lainnya, sebuah makalah yang diterbitkan di Science minggu ini menunjukkan cara chip komputer dapat secara dinamis mengatur ulang dirinya sendiri untuk mengambil data baru seperti yang dilakukan otak, membantu AI untuk terus belajar dari waktu ke waktu.

“Otak makhluk hidup dapat terus belajar sepanjang masa hidup mereka. Kami sekarang telah menciptakan platform buatan untuk mesin untuk belajar sepanjang masa hidup mereka,” kata Shriram Ramanathan, seorang profesor di Sekolah Teknik Material Universitas Purdue yang mengkhususkan diri dalam menemukan bagaimana bahan bisa meniru otak untuk meningkatkan komputasi.

Tidak seperti otak, yang terus-menerus membentuk koneksi baru antara neuron untuk memungkinkan pembelajaran, sirkuit pada chip komputer tidak berubah. Sirkuit yang telah digunakan mesin selama bertahun-tahun tidak berbeda dengan sirkuit yang awalnya dibuat untuk mesin di pabrik.

Ini adalah masalah untuk membuat AI lebih portabel, seperti untuk kendaraan otonom atau robot di luar angkasa yang harus membuat keputusan sendiri di lingkungan yang terisolasi. Jika AI dapat disematkan langsung ke perangkat keras daripada hanya berjalan pada perangkat lunak seperti biasanya, mesin ini akan dapat beroperasi lebih efisien.

Dalam studi ini, Ramanathan dan timnya membangun perangkat keras baru yang dapat diprogram ulang sesuai permintaan melalui pulsa listrik. Ramanathan percaya bahwa kemampuan beradaptasi ini akan memungkinkan perangkat untuk mengambil semua fungsi yang diperlukan untuk membangun komputer yang terinspirasi otak.

“Jika kita ingin membangun komputer atau mesin yang terinspirasi oleh otak, maka kita juga ingin memiliki kemampuan untuk terus memprogram, memprogram ulang, dan mengganti chip,” kata Ramanathan.

 

Menuju membangun otak dalam bentuk chip

 

Perangkat kerasnya adalah perangkat kecil berbentuk persegi panjang yang terbuat dari bahan yang disebut nikelat perovskit, yang sangat sensitif terhadap hidrogen. Menerapkan pulsa listrik pada tegangan yang berbeda memungkinkan perangkat untuk mengocok konsentrasi ion hidrogen dalam hitungan nanodetik, menciptakan keadaan yang para peneliti temukan dapat dipetakan ke fungsi yang sesuai di otak.

Ketika perangkat memiliki lebih banyak hidrogen di dekat pusatnya, misalnya, ia dapat bertindak sebagai neuron, sel saraf tunggal. Dengan sedikit hidrogen di lokasi itu, perangkat berfungsi sebagai sinaps, koneksi antar neuron, yang digunakan otak untuk menyimpan memori di sirkuit saraf yang kompleks.

Melalui simulasi data eksperimen, kolaborator tim Purdue di Santa Clara University dan Portland State University menunjukkan bahwa fisika internal perangkat ini menciptakan struktur dinamis untuk jaringan saraf tiruan yang mampu lebih efisien mengenali pola dan angka elektrokardiogram dibandingkan dengan statis. jaringan. Jaringan saraf ini menggunakan “komputasi reservoir”, yang menjelaskan bagaimana berbagai bagian otak berkomunikasi dan mentransfer informasi.

Para peneliti dari The Pennsylvania State University juga menunjukkan dalam studi ini bahwa ketika masalah baru disajikan, jaringan dinamis dapat “memilih” sirkuit mana yang paling cocok untuk mengatasi masalah tersebut.

Karena tim mampu membangun perangkat menggunakan teknik fabrikasi yang kompatibel dengan semikonduktor standar dan mengoperasikan perangkat pada suhu kamar, Ramanathan percaya bahwa teknik ini dapat dengan mudah diadopsi oleh industri semikonduktor.

“Kami menunjukkan bahwa perangkat ini sangat kuat,” kata Michael Park, Ph.D. mahasiswa teknik material. “Setelah memprogram perangkat lebih dari satu juta siklus, konfigurasi ulang semua fungsi sangat dapat direproduksi.”

Para peneliti sedang bekerja untuk mendemonstrasikan konsep-konsep ini pada chip uji skala besar yang akan digunakan untuk membangun komputer yang terinspirasi otak. [MH]

 

Editor : Stefanus Denny (denny@sysnesia.com)