Zużycie energii przez AI spadnie? Naukowcy kopiują ludzki mózg

AI pożera prąd. Skąd bierze się zużycie energii AI?

Naukowcy między innymi z University of Cambridge oraz University at Buffalo opracowali specjalne urządzenie inspirowane pracą ludzkiego mózgu. Wynalazek naśladuje jedną z zasad działania mózgu, czyli sposób, w jaki przetwarza oraz przechowuje informacje. Oferuje przy tym alternatywę dla obecnego sprzętu AI, który wymaga dużej ilości energii na przesył danych w obie strony. To ważny krok w rozwoju sztucznej inteligencji, który przez lata stanowił poważne wyzwanie dla badaczy.

Eksperci od dawna zauważali problem ogromnego zużycia energii AI. Mimo to nie wiedzieli, jak skutecznie ograniczyć pobór prądu. Jak przyznał dr Babak Bakhit, jeden z autorów badania, eksperymenty trwały prawie trzy lata, a wiele prób okazało się nieskutecznych. Punkt zwrotny nastąpił dopiero pod koniec listopada 2025 roku. To właśnie wtedy zmodyfikowano proces wytwarzania materiału.

Chip inspirowany mózgiem omija stary problem

Jak czytamy w artykule opublikowanym w czasopiśmie naukowym Science Advances, eksperci dodali tlenek hafnu. Jego zadaniem jest naśladowanie pracy ludzkiego mózgu, a dokładniej sposobu, w jaki przetwarza oraz przechowuje informacje. I właśnie to stało się kamieniem milowym w badaniach nad energią wykorzystywaną przez sztuczną inteligencję.

Wszystko przez obecne działanie elementów pamięci, zwanych memrystorami. Działają one poprzez tworzenie maleńkich przewodzących włókien wewnątrz materiałów z tlenków metali. Niestety, te włókna są nieprzewidywalne i wymagają wysokich napięć. A to ogranicza praktyczne zastosowanie na dużą skalę. Właśnie dlatego międzynarodowy zespół badaczy wybrał inną drogę.

Jak ograniczyć pobór prądu? Klucz leży w pamięci

Stworzył cienką warstwę opartą na hafnie. Dodał tytan oraz stront i zastosował dwuetapowy wzrost materiału. W ten sposób uzyskał mikroskopijne struktury kontrolujące przepływ ładunku. Mało tego, eksperci nie chcieli polegać na tworzeniu i zrywaniu włókien przewodzących. W zamian opracowali system tak, aby zmieniał swoją rezystancję, czyli opór przepływu prądu. Dzięki temu przełączanie może być płynniejsze i niezawodne.

Sztuczna inteligencja zużywa energię, bo dane ciągle krążą

Najnowszy wynalazek może być ważnym krokiem dla rynku technologicznego. Wszystko przez to, że obecnie sztuczna inteligencja wykorzystuje tradycyjne chipy komputerowe. One z kolei cały czas przesyłają dane między pamięcią a jednostkami przetwarzającymi, oddzielając je od siebie. To właśnie ta separacja jest przyczyną wysokiego poboru energii. A najnowsze rozwiązanie łączy obie funkcje w jednym miejscu, podobnie jak robi to nasz mózg. Dzięki temu zużycie energii przez AI może w przyszłości zmniejszyć się nawet o 70 procent, a system będzie uczył się i adaptował w sposób bardziej zbliżony do działania ludzkiego mózgu.

Chip jak synapsa. Zużycie energii AI może spaść o 70 proc.

Najnowszy chip zdał już pierwsze testy. Podczas eksperymentów kontrolnych okazało się, że innowacyjne urządzenie działa przy około milion razy niższym prądzie przełączenia niż część konwencjonalnych urządzeń. To jednak nie wszystko.

W trakcie testów badacze zauważyli, że chip inspirowany mózgiem posiada ważne biologiczne cechy uczenia się, na przykład plastyczność, która jest zależna od impulsów. Poza tym urządzenie było stabilne przez dziesiątki tysięcy cykli przełączania, a zaprogramowane stany utrzymywały się przez około jeden dzień.

To właśnie są właściwości potrzebne, jeśli chcemy stworzyć sprzęt, który potrafi się uczyć i adaptować, a nie jedynie przechowywać bity.

– powiedział dr Babak Bakhit, jeden z autorów badania, cytowany przez uczelnię University of Cambridge.

700 stopni problemu. Dlaczego fabryki jeszcze czekają

Niestety, wynalazek nie jest pozbawiony wad. Proces wymaga wykorzystania bardzo wysokiej temperatury, około 700 stopni Celsjusza. Jest ona znacznie wyższa, niż obecnie dopuszczalne normy w produkcji wielu półprzewodników. Specjaliści pracują jednak nad rozwiązaniem tego problemu. Kiedy się to uda, technologia będzie mogła zostać połączona z praktycznymi systemami chipowymi.

Warto przeczytać: Chip z laserem o mocy fabryki. Naukowcy stworzyli go przez przypadek