EO

Brein-achtige dataverwerking door lerende magneten

22 mei 2019 om 12:22 uur

Met magnetisme en licht kunnen kunstmatige synapsen gebouwd worden die in staat zijn te leren, door de geleidelijke aanpassing van de magnetisatie. Beeld: Ashim Chakravarty.

Datacenters gebruiken steeds meer energie. Om die reden is er veel vraag naar nieuwe technologieën die energiezuinige computers mogelijk maken. Dat dat ook zou kunnen door chips te maken die geïnspireerd zijn op de werking van het menselijk brein, laten natuurkundigen van de Radboud Universiteit zien in een nieuwe studie.


Het wetenschappelijk tijdschrift Applied Physics Letters publiceerde Supervised learning of an opto-magnetic neural network with ultrashort laser pulses afgelopen week.

 

Het menselijk brein gebruikt vele malen minder energie dan onze huidige computers om dezelfde hoeveelheid informatie te verwerken. Dat komt doordat ons brein informatie parallel kan verwerken, maar ook op kan slaan door verbindingen sterker en zwakker te maken.


"We wilden kijken of we deze plasticiteit ook konden inbouwen in een kunstmatig systeem, in combinatie met de al langer bekende snelle en zuinige techniek waarmee we magnetisme met licht controleren", aldus natuurkundigen Johan Mentink en Theo Rasing. "Hiermee zal een energiezuinige en slimme computer uiteindelijk mogelijk moeten worden."

 

Analoog in plaats van digitaal

Het is al langer bekend dat snelle en energiezuinige dataopslag mogelijk is met magnetisme. Door korte lichtpulsjes op een magnetisch materiaal af te vuren, worden magnetische spins in het materiaal omgepoold, waardoor een bit van een 0 in een 1 verandert. "Maar om deze magneten zich te laten gedragen als synapsen waarmee niet alleen data opgeslagen maar ook nieuwe informatie verwerkt kan worden, zoals in het brein, moeten ze continu kunnen veranderen", aldus Mentink. "We hebben de magneten deze eigenschap kunnen geven door ervoor te zorgen dat de magnetische toestand in het materiaal geleidelijk verandert onder invloed van licht, in plaats van een volledige ompoling in één keer. Je kunt het vergelijken met een analoge klok, die geleidelijk gaat, in plaats van een digitale."

 

Magneten met leergedrag

Dit nieuwe plastische kenmerk maakte de weg vrij voor de onderzoekers om een klein kunstmatig neuraal netwerk te bouwen, waarbij twee losse gebiedjes in de magneet - twee kunstmatige synapsen - aan elkaar gekoppeld waren. Rasing: "We hebben laten zien dat het mogelijk is om een kunstmatig neuraal netwerk te bouwen met magneten dat, naast dat het data kan opslaan, ook echt in staat is patronen te classificeren en leergedrag te vertonen."


De onderzoekers willen nu gaan kijken of ze grotere kunstmatige neurale netwerken kunnen bouwen gebaseerd op deze aanpak. Mentink: "Op dit moment geeft een externe computer het neurale netwerk nog de benodigde feedback waarmee het netwerk kan leren. Op de langere termijn hopen we dat we een natuurkundig principe kunnen vinden waarmee ook de feedback ingebouwd kan worden in het materiaal zelf. Dit zou een grote impact hebben op de manier waarop kunstmatige neurale netwerken gebruikt kunnen worden in de maatschappij."

 

Gerelateerd nieuws

Intelligent, vormveranderend, zelfherstellend materiaal voor zachte robotica

Materiaal zonder hardware reageert op prikkels van buitenaf

Onderzoekers van Carnegie Mellon University hebben een zacht materiaal ontwikkeld dat zichzelf vervormt in reactie op invloeden van buitenaf. En dit zonder externe hardware. Dit biedt kansen op het gebied van zachte…

Kijken naar energietransport in op biologie geïnspireerde nanobuisjes

Hoe verplaatst energie zich in op biologie geïnspireerde nanobuisjes?

Wetenschappers van de RUG en de universiteit van Würzburg (DE) hebben een op de biologie gebaseerd systeem onderzocht dat licht omzet in stroom. Dat gebeurde met geavanceerde spectroscopie in microkanaaltjes. De…

Trillen in één richting

Nieuw metamateriaal trilt in één richting (video)

Transistoren en andere elektronische componenten laten elektrische stroom maar in één richting door. Voor allerlei toepassingen zou het enorm nuttig zijn als we ook materialen hadden die mechanische trillingen in één…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Veilig heksysteem PSENmlock

Het heksysteem PSENmlock biedt een veilige vergrendeling en veilige sluiting in slechts één product. De PSENmlock...

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

19 oktober 2019, Eindhoven

Dutch Design Week

Ontwerpers presenteren hun werk op 100 locaties in Eindhoven

21 oktober 2019, D&F kantoor Breda

Software volgens SIL en PL

Meer agendapunten »