EO

Wiskundige doorbraak maakt chips factor 1000 energiezuiniger

18 oktober 2021 om 13:34 uur

Een wiskundige doorbraak van Centrum Wiskunde & Informatica (CWI) laat neuromorfe chip hartafwijkingen, spraak en handgebaren tot duizendmaal energiezuiniger herkennen. Zulke energiezuinige AI-chips zijn ideaal voor draagbare en mobiele toepassingen.


CWI-onderzoekers Bojian Yin en Sander Bohté hebben samen met hun collega Federico Corradi van Imec in Eindhoven een wiskundige doorbraak bereikt in het rekenen met gepulste neurale netwerken (spiking neural networks).

 

Dankzij deze doorbraak kunnen speciale chips die geschikt zijn voor deze kunstmatige intelligentie (AI) spraak, gebaren en elektrocardiogrammen (ECG's) een factor twintig tot duizend energiezuiniger herkennen dan traditionele AI-technieken. Zulke chips staan op de rand van praktische, alledaagse toepassingen.

 

De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in het Nature Machine Intelligence.

 

Energiebesparing

In het afgelopen decennium heeft AI steeds meer alledaagse toepassingen gekregen, onder andere voor het herkennen van beeld en gesproken woord. Dat gebeurt met diepe neurale netwerken, die een sterk vereenvoudigde nabootsing zijn van de manier waarop het menselijk brein informatie verwerkt. Voor mobiele toepassingen kost het uitvoeren van huidige AI-modellen echter vaak te veel energie. Het ontwikkelen van energiezuinige AI is daarom steeds belangrijker geworden.

 

Een van de manieren om AI-toepassingen energiezuiniger te maken, is om de neurale netwerken beter te laten lijken op die van het menselijk brein. Klassieke neurale netwerken gebruiken signalen die continu zijn en wiskundig makkelijk hanteerbaar. Gepulste neurale netwerken rekenen met pulsjes, wat veel meer lijkt op wat er in het brein gebeurt en minder energie kost, maar wat als nadeel heeft dat de signalen discontinu zijn en wiskundig moeilijker hanteerbaar. Voor dat probleem hebben Bohté en zijn twee mede-auteurs nu een wiskundige oplossing gevonden.

 

Bohté: "Wij hebben ons computeralgoritme getest op drie benchmarks die bestaan uit testverzamelingen van een stuk of tien gebaren, een reeks van woorden en een continu ECG-signaal. Ons algoritme presteert minstens even goed, maar veel energiezuiniger dan traditionele diepe neurale netwerken. In theorie winnen we een factor honderd tot duizend."

 

Breincomputer

Om algoritmen zoals die van Bohté te gebruiken in alledaagse toepassingen, zijn neuromorfe computerchips nodig. De architectuur van deze chips lijkt meer op de biologische architectuur van het menselijk brein dan die van traditionele computerchips.

 

"Imec heeft op basis van onze algoritmen een speciale neuromorfe chip gemaakt met 336 gepulste neuronen: de μBrain-chip. Wanneer we ons algoritme door deze chip laten uitvoeren, winnen we een factor twintig aan energieverbruik. Ten opzichte van de theoretische energiewinst ligt de energiewinst in de praktijk altijd lager door het converteren van digitale naar analoge signalen en omgekeerd, en door het inlezen van data. Maar een factor twintig aan energiewinst is nog steeds veel. Voor het detecteren van hartafwijkingen betekent dit dat je een ECG-registrerende chip kunt implanteren en dat die een jaar lang op een enkele batterij blijft werken."

 

De komende jaren zullen neuromorfe chips steeds meer gepulste neuronen gaan bevatten, wat de toepassingsmogelijkheden van kunstmatige intelligentie in draagbare chips steeds verder zal uitbreiden. Zo heeft Intel eind september de neuromorfe chip Loihi 2 gemaakt, die al een miljoen gepulste neuronen bevat.

 

Gerelateerd nieuws

Rathenau: 'Volop kansen om impact innovaties te vergroten'

Rathenau: 'Volop kansen om impact innovaties te vergroten'

Er liggen volop kansen om kennis en innovatie beter in te zetten voor de grote uitdagingen van de samenleving, zoals klimaatverandering, de toekomst van de gezondheidszorg of een eerlijke data-economie. Dat stelt…

ABN Amro: Industriële CO2 reductiedoelen in wankel evenwicht met investeringen en concurrentiekracht

ABN Amro: Industriële CO2 reductiedoelen in wankel evenwicht met investeringen en concurrentiekracht

In Nederland is het gat tussen het niveau van de totale CO2 uitstoot in 2019 en het doel in 2030 nog zo’n 52%. Om het reductiedoel te halen moet tot en met 2030 nog circa 100.504 miljoen kg CO2 worden gereduceerd. Dit…

Engineering Event Safety 2021: Veiligheid moet simpel zijn

Engineering Event Safety 2021: Veiligheid moet simpel zijn

Vanwege de nieuwe coronamaatregelen was het nog even spannend, maar het Engineering Event Safety kon gewoon veilig doorgaan. Op 17 november verzamelden een kleine 200 machinebouwers, engineers, ontwerpers en…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Xelity 10TX is dé IP67 switch voor professionele netwerken

Murrelektronik heeft een IP67 Managed switch met 10 poorten aan het assortiment toegevoegd. Deze bespaart ruimte in de...

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Güdel Benelux
Güdel Benelux

Lineaire aandrijf componenten en oplossingen

Orfa Visser BV
Orfa Visser BV

Gespecialiseerd in Forceren, Dieptrekken, Flenswalsen, Lassen en Apparatenbouw.

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

30 november 2021

The Battery Show

A conference and trade fair focused on keeping up with developments in the advanced battery and...

1 december 2021, Den Bosch

Food Technology

Hoe ziet het voedselsysteem van de toekomst eruit? Welke rol speelt technologie hierin?

3 december 2021, online

Seminar on the recycing of permanent magnets

This seminar presents a technical and market overview of magnet recycling in the EU, with current R&I...

Meer agendapunten »