Yapay zeka sistemlerinde artan veri işleme maliyetleri ve enerji tüketimi, yarı iletken sektöründe yeni donanım arayışlarını hızlandırıyor. Oregon Eyalet Üniversitesi’nden araştırmacılar, ışık algılama, bellek ve sinyal işlemeyi tek bir cihazda birleştiren yeni bir fototransistör geliştirdi. Advanced Functional Materials dergisinde yayımlanan çalışmada tanıtılan cihaz, dijital anıların zaman içinde nasıl güçleneceğini ya da silineceğini elektronik olarak kontrol edebiliyor. Bu yönüyle donanım, insan beyninin bilgiyi işleme ve hatırlama biçiminden ilham alan nöromorfik hesaplama yaklaşımına yeni bir örnek oluşturuyor.
TEK CİHAZDA ALGILAMA VE BELLEK
Mevcut yapay zeka donanımlarında algılama, bellek ve işlemci görevleri genellikle farklı bileşenler arasında paylaştırılıyor. Bu yapı, çip ve bellek modülleri arasında sürekli veri aktarımı gerektirdiği için hem enerji tüketimini artırıyor hem de işlem gecikmelerine yol açıyor. OSU ekibinin geliştirdiği cihaz ise bu üç işlevi tek bir fototransistörde bir araya getiriyor. Böylece verinin önce algılanıp ardından ayrı işlem birimlerine taşınması yerine, bilginin doğrudan sensör seviyesinde işlenmesine imkan sağlanıyor. OSU Mühendislik Fakültesi Elektrik Mühendisliği ve Bilgisayar Bilimi Profesörü Larry Cheng, geliştirilen optoelektronik cihazın bilgilerin sensör seviyesinde daha verimli işlenmesini sağlayabilecek yeni bir donanım yeteneği sunduğunu belirtti. Cheng, geleneksel donanımların bilgiyi sabit tutmak üzere tasarlandığını, bu cihazın ise belleklerin güçlenmesini ya da zayıflamasını insan beynine benzer şekilde elektronik olarak kontrol edebildiğini söyledi.
PROGRAMLANABİLİR HAFIZA
Yeni donanım, iki farklı malzemenin birlikte kullanılmasıyla geliştirildi. Alt katmandaki oksit yarı iletken elektrik akımını taşırken, üst katmandaki organik malzeme ışığı emerek elektrik yükleri oluşturuyor. Cihazın en dikkat çekici özelliklerinden biri, bellek ömrünün programlanabilir olması. Işık, cihazın içinde hapsolmuş elektrik yükleri oluşturuyor. Bu yükler, sisteme uygulanan küçük bir elektrik voltajı ile transistör kanalına yaklaştırılabiliyor ya da buradan uzaklaştırılabiliyor. Yüklerin kanala yaklaştırılması hafızanın güçlenmesini sağlarken, uzaklaştırılması verinin silinme sürecini hızlandırıyor. Araştırmacılar bu mekanizmayı, beyinde kimyasal sinyallerin hatırlama ve unutma süreçlerini düzenlemesine benzetiyor.
SENSÖR İÇİ HESAPLAMA
Bu teknoloji, verilerin bulut ya da merkezi işlem birimlerine gönderilmeden doğrudan algılandıkları noktada işlenmesine olanak tanıyor. Sensör içi hesaplama olarak tanımlanan bu yaklaşımın, özellikle otonom araçlar, endüstriyel görüntüleme sistemleri ve nesnelerin interneti uygulamalarında enerji tüketimini ve işlem gecikmesini azaltması bekleniyor. Araştırmacılara göre yeni fototransistör, yapay zeka donanımlarında daha verimli ve düşük enerji tüketimli sistemlerin geliştirilmesi için önemli bir adım niteliği taşıyor. Cihazın, veriyi algılayan ve aynı anda işleyen yapısıyla gelecek nesil nöromorfik donanım çalışmalarına katkı sağlaması hedefleniyor.
