Da asporto chiave
- Un raro tipo di materia chiamato spin glass potrebbe abilitare l'IA che riconosce gli oggetti come fanno gli umani.
- L'uso del vetro spin per circuiti stampabili potrebbe anche portare a nuovi tipi di elaborazione a bassa potenza.
- Anche altri tipi di chip ispirati al cervello potrebbero migliorare il modo in cui l'IA riconosce le immagini.
La stampa di circuiti direttamente su oggetti fisici potrebbe portare a un'intelligenza artificiale (AI) più intelligente.
I ricercatori del Los Alamos National Laboratory stanno usando una rara forma di materia nota come spin glass per sostituire i circuiti. Le proprietà insolite del vetro rotante consentono una forma di intelligenza artificiale in grado di riconoscere oggetti da immagini parziali come fa il cervello.
"Gli occhiali rotanti sono sistemi con un 'paesaggio irregolare' di possibili soluzioni", ha detto a Lifewire Cris Moore, un informatico e fisico del Santa Fe Institute, che non è stato coinvolto nella ricerca di Los Alamos. colloquio. "Ci aiutano ad analizzare perché gli algoritmi a volte si bloccano in soluzioni che sembrano buone a livello locale ma non sono le migliori possibili."
Circuiti stampabili
L'uso del vetro spin per circuiti stampabili potrebbe anche portare a nuovi tipi di elaborazione a bassa potenza. Lo spin-glass consente ai ricercatori di studiare le strutture dei materiali utilizzando la matematica. Con questo approccio, gli scienziati possono modificare l'interazione all'interno dei sistemi utilizzando la litografia a fascio di elettroni, che utilizza un fascio di elettroni focalizzato per disegnare forme personalizzate su una superficie. La litografia potrebbe consentire la stampa di nuovi tipi di circuiti.
La litografia consente di rappresentare una varietà di problemi informatici nelle reti spin-glass, secondo un recente articolo del team di Los Alamos pubblicato sulla rivista Nature Physics.
"Il nostro lavoro ha portato a termine la prima realizzazione sperimentale di uno spin-glass artificiale costituito da nanomagneti disposti per replicare una rete neurale", Michael Saccone, ricercatore post-dottorato in fisica teorica al Los Alamos National Laboratory e autore principale di il giornale, si legge nel comunicato stampa. "Il nostro documento pone le basi di cui abbiamo bisogno per utilizzare praticamente questi sistemi fisici."
Moore ha paragonato il vetro rotante al biossido di silicio (vetro per finestre), che sembra essere un cristallo perfetto, ma mentre si raffredda, si blocca in uno stato amorfo che sembra un liquido a livello molecolare.
"Allo stesso modo, gli algoritmi possono rimanere bloccati dietro 'barriere energetiche' che ostacolano l'ottimo globale", ha aggiunto Moore.
Le idee della teoria del vetro rotante potrebbero aiutare i ricercatori a navigare in paesaggi ad alta dimensione.
"Questa ricerca ha creato una vivace comunità interdisciplinare all'incrocio tra fisica, matematica e informatica", ha detto Moore."Possiamo utilizzare le idee della fisica per determinare i limiti fondamentali degli algoritmi, come la quantità di rumore che possono tollerare pur trovando schemi nei dati, e per progettare algoritmi che abbiano successo fino a quei limiti teorici."
AI che ricorda come gli umani
Il team di ricerca ha studiato lo spin glass artificiale come un modo per esaminare quelle che vengono chiamate reti neurali Hopfield. Queste reti modellano la memoria associativa umana, che è la capacità di apprendere e ricordare la relazione tra elementi non correlati.
I modelli teorici che descrivono gli occhiali rotanti sono ampiamente utilizzati in altri sistemi complessi, come quelli che descrivono la funzione cerebrale.
Con la memoria associativa, se viene attivata una sola memoria, ad esempio ricevendo un'immagine parziale di un volto come input, la rete può richiamare l'intero volto. A differenza degli algoritmi tradizionali, la memoria associativa non richiede uno scenario identico per identificare una memoria.
La ricerca di Saccone e del team ha confermato che lo spin-glass sarà utile per descrivere le proprietà di un sistema e come elabora le informazioni. Gli algoritmi di intelligenza artificiale sviluppati in spin glass sarebbero "più disordinati" degli algoritmi tradizionali, ha affermato Saccone, ma anche più flessibili per alcune applicazioni di intelligenza artificiale.
"I modelli teorici che descrivono gli occhiali rotanti sono ampiamente utilizzati in altri sistemi complessi, come quelli che descrivono le funzioni cerebrali, i codici di correzione degli errori o le dinamiche del mercato azionario", ha affermato Saccone. "Questo ampio interesse per gli occhiali rotanti fornisce una forte motivazione per generare un vetro artificiale."
Anche altri tipi di chip ispirati al cervello potrebbero migliorare il modo in cui l'IA riconosce le immagini. Un recente articolo mostra come i chip dei computer potrebbero ricablarsi dinamicamente per acquisire nuovi dati come fa il cervello, aiutando l'IA a continuare ad apprendere nel tempo.
"I cervelli degli esseri viventi possono imparare continuamente per tutta la loro vita", ha detto in un comunicato stampa Shriram Ramanathan, professore alla School of Materials Engineering della Purdue University e uno degli autori dell'articolo."Ora abbiamo creato una piattaforma artificiale per consentire alle macchine di apprendere nel corso della loro vita."
