Questa è un'illustrazione del collo di bottiglia von-Neumann. I frequenti trasferimenti di dati tra il processore e le unità di memoria comportano un grande consumo di energia e limitano il throughput. "In-memory computing" consente di eseguire calcoli sui dati che memorizzano all'interno, riducendo così il numero di trasferimenti non necessari di dati al processore. Credito:Purdue University
Molti componenti interni utilizzati nei computer di oggi raggiungono temperature abbastanza elevate da poter cucinare un pasto del Ringraziamento. Il calore prodotto dai calcoli può facilmente bruciare la pelle e i tessuti umani - e gran parte del calore è semplicemente energia sprecata, un sottoprodotto delle funzioni interne del computer.
Ora, I ricercatori della Purdue University stanno lavorando a una tecnologia più efficiente dal punto di vista energetico per imitare meglio le funzioni del cervello umano e produrre solo una frazione del calore.
"Il cervello umano è una macchina meravigliosamente efficiente che in realtà svolge gran parte del lavoro informatico all'interno della memoria, " disse Kaushik Roy, Edward G. Tiedemann Jr. Distinguished Professor di Purdue di Ingegneria Elettrica e Informatica. "Purdue sta lavorando con altre importanti organizzazioni di ricerca per sviluppare dispositivi e algoritmi che agiscono come il cervello umano e riducono il consumo di energia elaborando all'interno della memoria stessa".
I ricercatori della Purdue stanno sviluppando algoritmi di intelligenza artificiale che possono essere utilizzati con le attuali applicazioni informatiche ma consumano meno energia. I ricercatori del Center for Brain-inspired Computing Enabling Autonomous Intelligence di Purdue stanno studiando e sviluppando algoritmi che possono consentire ai robot personali, auto e droni a guida autonoma per interpretare i loro ambienti e quindi prendere decisioni in base a ciò che percepiscono.
Questa immagine mostra una rete neurale con picchi in grado di convertire un input audio in una cifra scritta a mano utilizzando solo picchi per comunicare tra i livelli. Credito:Purdue University
"Il cervello calcola attraverso una fitta connessione di neuroni e sinapsi che impiegano memoria integrata e unità di calcolo, a differenza del calcolo di von-Neumann prevalente in tutti i computer moderni, " ha detto Roy, che guida C-BRIC. "Cercando ispirazione dal cervello, inventiamo tecniche circuitali per eseguire calcoli all'interno della memoria stessa, portando a un'implementazione di algoritmi efficiente dal punto di vista energetico."
Gli algoritmi di Purdue utilizzano reti simili al cervello, chiamate reti neurali di picco, per convertire input vocali e di immagini in una rappresentazione speciale comune di modelli di picchi, simile al cervello. Utilizzando la codifica e la decodifica speciali, l'input vocale può essere utilizzato per richiamare le immagini.
Roy ha affermato che questa attuale ricerca sull'intelligenza artificiale ha applicazioni per robot personali, droni, veicoli intelligenti e altri dispositivi che già svolgono funzioni simili ai calcoli cerebrali.
