Спільна дослідницька група NIMS і Токійського університету науки успішно розробила передовий пристрій штучного інтелекту (ШІ), який виконує обробку інформації, подібну до мозку, за допомогою обчислень із резервуаром кількох молекул. Ця інновація використовує молекулярні коливання певної кількості органічних молекул. Застосувавши цей пристрій для прогнозування рівня глюкози в крові у пацієнтів з діабетом, він значно перевершив існуючі пристрої штучного інтелекту з точки зору точності прогнозування.
Із розширенням програм машинного навчання в різних галузях зростає попит на пристрої штучного інтелекту, які мають не тільки високу обчислювальну потужність, але й низьке енергоспоживання та мініатюрність. Дослідження перемістилися в бік обчислення фізичних резервуарів, використовуючи фізичні явища, представлені матеріалами та пристроями для обробки нейронної інформації. Однією з проблем, яка залишається, є відносно великий розмір існуючих матеріалів і пристроїв.
Прорив у пластових обчисленнях
Дослідження започаткувало першу у світі реалізацію фізичних резервуарних обчислень, які працюють на принципі поверхневого комбінаційного розсіювання, використовуючи молекулярні коливання лише кількох органічних молекул. Інформація вводиться за допомогою іонного стробування, яке модулює адсорбцію іонів водню на органічних молекулах (p-меркаптобензойна кислота, pMBA) за допомогою напруги.
Зміни в молекулярних коливаннях молекул pMBA, які змінюються залежно від адсорбції іонів водню, виконують функцію пам’яті та нелінійного перетворення форми сигналу для розрахунку. Цей процес, використовуючи розріджену сукупність молекул pMBA, вивчив приблизно 20 годин зміни рівня глюкози в крові пацієнта з цукровим діабетом і зміг передбачити наступні коливання протягом наступних 5 хвилин із зменшенням похибки приблизно на 50% порівняно з найвищою точністю, досягнутою за допомогою аналогічних пристроїв на сьогодні.
Результати цього дослідження показують, що мінімальна кількість органічних молекул може ефективно виконувати обчислення, які можна порівняти з комп’ютером. Цей технологічний прорив у складній обробці інформації за допомогою мінімальних матеріалів і в крихітних приміщеннях дає значні практичні переваги. Це прокладає шлях до створення малопотужних термінальних пристроїв штучного інтелекту, які можна інтегрувати з різноманітними датчиками, відкриваючи можливості для широкого промислового використання.