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

Bommetje onder supergeleidingstheorie

Bommetje onder de supergeleidingstheorie

Metingen aan een supergeleider laten een scherpe overgang zien tussen een gewoon metaal en een zogeheten 'vreemd' metaal. Maar wat pas echt vreemd is: de overgang verliest die scherpte weer als de temperatuur…

Wereldrecord energiezuinige dataconversie voor IoT

Wereldrecord energiezuinige dataconversie voor IoT

Het succes van IoT, dat bestaat uit veel kleine en autonoom werkende sensoren, hangt in hoge mate af van het energieverbruik. De energie die nodig is om de fysieke signalen om te zetten in digitale data, kan nog flink…

Boek over dynamiek in Nederlandse chipindustrie

Boek over dynamiek in Nederlandse chipindustrie

Hoe kan het dat Nederlandse ondernemingen als ASML, ASM, BESI en NXP de spil vormen in de digitale revolutie? Daarover gaat het boek Fortunes of High Tech door Jorijn van Duijn. In de studie met de ondertitel A history…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Nieuwe Safety Field Box van Schmersal

Eenvoudige installatie-oplossing voor complexe machines: veiligheidsveldbus met PROFINET/PROFIsafe-veldbusinterface

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

9 december 2019, D&F kantoor Breda

Veiligheid van beweegbare bruggen volgens NEN 6787

10 december 2019, Utrecht

International MicroNanoConference 2019

De actieve betrokkenheid van industrie, wetenschap en gebruikersgemeenschap van microsystemen en...

Meer agendapunten »