Titanoxid-Technik steigert energieeffizientes Machine-Learning-Memory

Ein Team hat eine Methode entwickelt, um Computerchips, die Machine-Learning-Anwendungen antreiben, mit mehr Rechenleistung auszustatten, indem ein in Hausfarbe häufig vorkommendes Material in einem analogen Speichergerät verwendet wird, das hochenergieeffiziente Machine-Inferenz-Operationen ermöglicht. Das Material, Titanoxid, ist ein häufig hergestelltes Material, das in Hausfarbe verwendet wird. Es ist ein Oxid, was bedeutet, dass es bereits Sauerstoff enthält. Das Entfernen von etwas Sauerstoff erzeugt Sauerstoffvacanzen, die das Material elektrisch leitfähig machen. Diese Sauerstoffvacanzen können nun elektrische Daten speichern, was fast jedem Gerät mehr Rechenleistung verleiht.

Das Team erzeugte die Sauerstoffvacanzen, indem es einen Computerchip mit einer Titanoxid-Beschichtung über 302 °F (150 °C) erhitzte, einige der Sauerstoffmoleküle mittels Elektrochemie aus dem Material trennte und Vacanzen schuf.

Derzeit funktionieren Computer im Allgemeinen, indem sie Daten an einem Ort speichern und diese Daten an einem anderen Ort verarbeiten. Das bedeutet, Computer müssen ständig Daten von einem Ort zum nächsten übertragen, was Energie und Rechenleistung verschwendet. Die neue Methode macht die Verarbeitung und den Speicher am selben Ort auf vorhersehbare und wiederholbare Weise.

Die Nutzung von Sauerstoffvacanzen könnte ein Weg sein, Machine Learning ein großes Hindernis zu überwinden, das es derzeit zurückhält: Stromverbrauch. In autonomen Fahrzeugen verbrauchen Entscheidungen über das Fahren beispielsweise viel Energie, um alle Eingaben zu verarbeiten. Wenn ein alternatives Material für Computerchips hergestellt werden kann, werden die Fahrzeuge in der Lage sein, Informationen effizienter zu verarbeiten, Energie zu sparen und mehr Daten zu verarbeiten.

In Handys, um einen Sprachbefehl zu geben, muss der Benutzer mit einem Netzwerk verbunden sein, das den Befehl an einen zentralen Hub von Computern überträgt, der den Sprachbefehl hört und dann ein Signal zurücksendet, das dem Handy sagt, was es tun soll. Durch diesen Prozess geschehen Spracherkennung und andere Funktionen innerhalb des Handys.