نقاط کوانتومی پردازش، ذخیره‌سازی و یادگیری را به تراشه‌ها می‌آورد
نقاط کوانتومی پردازش، ذخیره‌سازی و یادگیری را به تراشه‌ها می‌آورد –
تهران- ایرنا- پژوهشگران مؤسسه پیشرفته علم و فناوری کره (KAIST)، نخستین نقاط کوانتومی مغناطیسی کایرال جهان را توسعه دادند؛ نوآوری که می‌تواند نسل آینده سخت‌افزارهای هوش مصنوعی را به شکلی چشمگیر بهبود ببخشد.
به گزارش روز پنجشنبه گروه علمی ایرنا از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، گروهی از پژوهشگران به سرپرستی پروفسور یئوم جی-هیون (Yeom Ji-hyun) در دانشگاه KAIST موفق به توسعه نوعی نانوذره ویژه شدند که هم‌زمان ویژگی‌های کایرالیته نوری و خواص مغناطیسی را داراست. این دستاورد در قالب دستگاهی واحد امکان پردازش، قضاوت، ذخیره و بازنشانی اطلاعات را شبیه به عملکرد مغز انسان فراهم می‌کند و افقی نو برای سخت‌افزارهای هوش مصنوعی با کارایی بالا ترسیم کرده است. این نقاط کوانتومی مغناطیسی کایرال با افزودن مواد آلی کایرال به نانوذرات غیرآلی بر پایه سولفید نقره ساخته شده است و بسته به جهت قطبش نور واکنش متفاوتی نشان می‌دهد. به ویژه، این ماده در طول موج‌های ۴۰۵، ۴۸۸ و ۵۳۲ نانومتر پاسخ‌های متفاوتی ارائه می‌دهد و به عنوان بستری برای توسعه دستگاه‌های سیناپسی نورومورفیک با قابلیت تشخیص چندکاناله مطرح است. این فناوری همچنین از مزیت پایداری بالا، دوستدار محیط‌زیست بودن و تولید از طریق فرآیند آبی برخوردار است. این تیم تحقیقاتی با استفاده از این نقاط کوانتومی، لایه‌ای از سولفید نقره را روی سیلیکون قرار داده و با یک نیمه‌رسانای آلی به نام پنتاسن ترکیب کرد تا ساختار ترانزیستور سیناپسی را بسازد. این دستگاه تحت تابش نور ویژگی تقویت طولانی‌مدت (LTP) را از خود نشان می‌دهد و با بهره‌گیری از سیگنال‌های الکتریکی قابلیت پاک‌سازی (ریست) را نیز داراست؛ قابلیتی که شبیه به یادگیری و تطبیق مغز انسان عمل می‌کند. از نکات برجسته این فناوری، امکان ایجاد حالات چندسطحی با تابش مکرر پالس‌های لیزری کوتاه است؛ به این معنا که وزن سیناپسی قابل تنظیم بوده و قابلیت یادگیری چندگانه برای سیستم‌های هوش مصنوعی فراهم می‌شود. آزمایش‌های انجام شده روی آرایه‌ای ۲×۳ از این دستگاه‌ها نشان داد که می‌توانند در واکنش به نور با قطبش‌ها و طول موج‌های مختلف، پاسخ‌های متمایزی ارائه دهند. این آرایه قادر است هم‌زمان ۹ قطعه اطلاعات را از طریق شش کانال پردازش کند که دست‌کم ۹ برابر ظرفیت فناوری‌های موجود است. علاوه بر این، دستگاه همچون حسگری هوشمند عمل می‌کند که قادر به قضاوت‌های پیچیده در معرض نور مداوم است. برای مثال، در تست‌هایی با داده‌های دست‌نویس MNIST، مشاهده شد که دستگاه می‌تواند نویز فرکانس بالا را فیلتر کند و تنها اطلاعات اصلی را حفظ نماید. این فناوری تا ۳۰ درصد مصرف انرژی کمتری نسبت به رایانش‌های مرسوم دارد. این پژوهش که برای نخستین بار کایرالیته نوری و خواص اسپینی مغناطیسی را در یک نانوماده تلفیق کرده است، دستیابی به تفکیک قطبشی و حافظه طولانی‌مدت را در یک دستگاه واحد ممکن ساخته است. ترکیب قابلیت‌های شناسایی (دیدن)، پردازش (قضاوت)، ذخیره‌سازی (حافظه) و بازنشانی (پاک‌سازی) در یک تراشه، نویدبخش ساخت نسل جدیدی از سخت‌افزارهای هوش مصنوعی کوچک‌تر، کارآمدتر و دقیق‌تر است. یئوم جی-هیون تأکید کرد: «برای غلبه بر محدودیت‌های نقاط کوانتومی موجود، طراحی مفهوم جدیدی از نقاط کوانتومی را آغاز کردیم که ویژگی‌های کایرالیته نوری و اسپین مغناطیسی را با هم تلفیق می‌کند. این فناوری، بستری نوآورانه برای ساخت سامانه‌های هوش مصنوعی کم‌مصرف و بسیار دقیق فراهم می‌کند.» نتایج این پژوهش در تاریخ ۷ آوریل به صورت آنلاین در مجله بین‌المللی Advanced Materials منتشر شده است.
