Titanium-oxide techniek verbetert energie-efficiënt machine learning geheugen

Een team heeft een methode ontwikkeld om computerchips die machine-learning-toepassingen aandrijven meer verwerkingskracht te geven door een algemeen materiaal gevonden in huisverf te gebruiken in een analoog geheugenapparaat dat hoog energie-efficiënte machine-inferentie-operaties mogelijk maakt. Het materiaal, titanium-oxide, is een veelgemaakt materiaal gebruikt in huisverf. Het is een oxide, wat betekent dat het al zuurstof bevat. Het verwijderen van een deel van de zuurstof creëert zuurstofvacatures die het materiaal elektrisch geleidend maken. Die zuurstofvacatures kunnen nu elektrische data opslaan, wat bijna elk apparaat meer rekenkracht geeft.

Het team creëerde de zuurstofvacatures door een computerchip met een titanium-oxide coating boven de 150 °C (302 °F) te verwarmen, scheidde een deel van de zuurstofmoleculen van het materiaal met electrochemie, en creëerde vacatures.

Nu werken computers over het algemeen door data op één plek op te slaan en die data op een andere plek te verwerken. Dat betekent dat computers constant data moeten overbrengen van de ene naar de andere plek, wat energie en rekenkracht verspilt. De nieuwe methode maakt de verwerking en de opslag op dezelfde plek in een voorspelbare en herhaalbare manier.

Het gebruik van zuurstofvacatures kan een manier zijn om machine learning te helpen een groot obstakel te overwinnen dat het nu tegenhoudt: stroomverbruik. In autonome voertuigen, bijvoorbeeld, consumeren beslissingen over rijden een grote hoeveelheid energie om alle inputs te verwerken. Als een alternatief materiaal voor computerchips gemaakt kan worden, zullen de voertuigen in staat zijn om informatie efficiënter te verwerken, energie te besparen en meer data te verwerken.

In smartphones, om een stemcommando te geven, moet de gebruiker verbonden zijn met een netwerk dat het commando doorstuurt naar een centrale hub van computers die luistert naar het stemcommando en dan een signaal terugstuurt wat de telefoon moet doen. Door dit proces gebeuren stemherkenning en andere functies binnen de telefoon.