人工智能耗电太多，新型硬件帮它节能
最后更新：2020-05-09 11:21:57 手机定位技术交流文章
介绍
根据美国普渡大学官方网站最近的一份报告，该大学的一组工程师已经创造了一种硬件，这种硬件将学习目前在软件平台上运行的人工智能技术，从而有助于降低人工智能工作时的能耗。
背景
也许为了解决一个难题或玩一个游戏，人工智能需要软件同时运行在数千台计算机上。以这种方式消耗的能量相当于三座核电站在一小时内产生的电能。
(照片来源:谢菲尔德大学)
创新
最近，美国普渡大学的一个工程师团队创造了一种硬件，可以学习目前在软件平台上运行的人工智能技能。在硬件和软件之间共享智能特性可以抵消在无人驾驶汽车或药物开发等高级应用中使用人工智能所需的能量。
这项研究的结果发表在《自然通讯》杂志上。
技术
普渡大学材料工程教授施莱拉姆·拉马纳森说:“软件正在承担人工智能系统中的大部分挑战。如果你把智能集成到除软件之外的电路元件中，你就能做今天做不到的事情。”
人工智能硬件的发展仍处于早期研究阶段。尽管研究人员已经在一些潜在的硬件中展示了人工智能，但是他们还没有满足人工智能的巨大能量需求。
拉马纳森说，随着人工智能越来越多地渗透到我们的日常生活中，严重依赖具有巨大能源需求的软件是不可持续的。如果硬件和软件可以共享智能特性，那么一块硅片可以在给定的能量输入下实现更多的功能。
Ramanathan的团队是第一个在室温下用一块潜在的硬件展示人工“树”存储的人。此前，研究人员只能在电子设备温度过低的情况下观察到这种存储硬件。
(照片来源:王琦普渡大学)
拉马纳森团队开发的硬件由所谓的“量子材料”组成。这些材料以其经典物理无法解释的特性而闻名。拉马纳森的实验室一直致力于更好地理解这些材料，以及如何使用它们来解决电子设备中的问题。
该软件使用树存储将信息分发给“分支”，使得在学习新技能或任务时更容易检索这些信息。
这种方法受到人脑分类信息和决策方法的启发。
普渡大学技术研究所的博士后研究员海说:“人类以树状结构来记忆事物。例如，我们把‘苹果’归入‘水果’一类，把‘大象’归入‘动物’一类。在硬件中模仿这些特征对于大脑启发的计算来说非常有趣。”
该团队将一个质子引入一种叫做钕氧化镍的量子材料中。他们发现对这些材料施加电脉冲会使质子到处移动。质子的每个新位置都会产生不同的电阻状态，这就产生了一个信息存储位置，也称为“存储状态”。多个电脉冲产生由存储状态组成的分支。
拉马纳森说:“我们可以利用量子力学效应在材料中构建成千上万个储存状态。材料保持不变。我们只是移动质子。”
通过模拟材料中发现的特征，该团队证明了材料可以学习从0到9的数字。这种数字学习能力是对人工智能的基线测试。
(照片来源:普渡大学/Shakti Wadekar)
价值
在室温下在材料中演示这些树是实现硬件的重要一步，有望减轻软件的负担。
拉马纳森说:“这一发现为人工智能开辟了一个新的领域，而人工智能以前在很大程度上被忽视了，因为它是在以前不存在的电子硬件中实现的。”
这种材料也有助于为人类创造一种更自然的与人工智能交流的方式。
张说:“质子也是人类信息的天然传递者。质子传输装置最终可能成为与生物体直接交流的关键部件，例如通过大脑植入。”
关键字
大脑启发计算，人工智能，量子材料
参考材料
【1】海，泰，伊万·扎卢日年，，沙克蒂·纳格纳特·瓦迪卡，苏克里提·马纳，罗伯特·安德拉维斯，彼得·斯普拉亚乌，，张震，，，，，，纳拉亚南，戈帕拉克里希南·斯里尼瓦桑，华，叶夫根尼·纳扎列茨基，黄小京，阎汉飞，葛明远，朱永世，马休·切鲁卡拉，马丁·霍尔特，穆图·克里希纳穆什，奥列格·什皮钙钛矿神经树。《自然通讯》，2020年；11(1)DOI:10.1038/s 1467-020-16105-y
【2】https://www . purdue . edu/news room/releases/2020/Q2/人工智能是能源饥渴。-新硬件可以抑制它的胃口..html
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