Bahan Pintar Baru: Menuju Revolusi Komputer

Para ilmuwan telah menciptakan bahan pintar yang berfungsi sebagai otak dengan berubah secara fisik ketika belajar. Ini langkah penting menuju generasi baru komputer yang dapat meningkatkan daya komputasi secara dramatis, sambil menggunakan energi lebih sedikit.

Kecerdasan buatan meniru kecerdasan manusia dengan mengenali pola dan belajar hal baru. Saat ini, kecerdasan buatan dijalankan dengan perangkat lunak pembelajaran mesin. Namun, semakin “cerdas” komputer, semakin banyak daya komputasi yang diperlukan. Hal ini dapat menghasilkan dampak energi yang signifikan, yang dapat mengganggu komputer.

Dalam tujuh tahun terakhir, penggunaan komputer telah meningkat 300.000 kali lipat. Menurut laporan MIT Technology Review, sejak tahun 2012 jumlah daya komputasi yang digunakan untuk melatih model kecerdasan buatan terbesar telah meningkat dua kali lipat setiap 3,4 bulan.

Biaya yang meningkat dalam pembelajaran mendalam juga dapat menimbulkan dampak lingkungan. Para peneliti di University of Massachusetts, Amherst, menemukan bahwa model kecerdasan buatan besar yang umum mengeluarkan lebih dari 284 ton karbon dioksida dalam seumur hidupnya. Artinya hampir lima kali lipat dari rata-rata mobil Amerika.

“Jelas bahwa kita harus menemukan strategi baru untuk menyimpan dan memproses informasi secara efisien dari segi energi,” kata Alexander Khajetoorians, Profesor Scanning Probe Microscopy di Universitas Radboud.

Karena itu, Khajetoorians dan tim fisikawan di Radboud (Belanda) mencari jenis perangkat keras khusus yang dapat mencapai tingkat kecerdasan yang sama, tanpa memerlukan perangkat lunak yang menghabiskan energi.

Dalam sebuah makalah yang diterbitkan di Nature Nanotechnology, tim tersebut menunjukkan bahwa mereka dapat membuat perangkat keras dari sekumpulan atom kobalt yang saling terhubung di atas fosforus hitam. Jaringan atom ini menciptakan bahan pintar yang dapat membentuk pola dan terhubung seperti sinaps otak, yang memungkinkannya belajar tanpa menggunakan perangkat lunak kecerdasan buatan.

Cara kerjanya

Neuron di otak kita mengirim sinyal untuk melakukan komputasi, mengubah data masukan menjadi tindakan. Bahan yang diciptakan oleh tim ini dirancang untuk meniru biologi ini, memungkinkannya menyimpan dan memproses informasi.

Atom kobalt memiliki keadaan spin yang khas. Tim tersebut menunjukkan bahwa mereka dapat menyematkan data di dalam keadaan spin atom-atom ini. Kemudian dengan menerapkan tegangan, mereka dapat mensimulasikan neuron yang meledak dan mengubah keadaannya.

Neuron-neuron ini tidak perlu mengingat informasi kompleks seperti cara mengidentifikasi gajah yang terancam punah dari luar angkasa atau seperti apa bunyi alam semesta. Sebaliknya, tugas mereka hanya satu, yaitu mengingat informasi biner dalam bentuk 0 dan 1.

Ketika neuron-neuron neuromorfik meledak, atom-atom tersebut berubah antara keadaan 0 dan 1. Ketika para peneliti menerapkan tegangan untuk jangka waktu yang lama, bahan tersebut menyesuaikan reaksinya seiring waktu. Ia belajar dengan mengubah dirinya secara fisik.

“Ketika merangsang bahan tersebut dengan tegangan selama periode waktu yang lama, kami sangat terkejut melihat bahwa sinaps-sinaps sebenarnya berubah,” kata Khajetoorians. “Bahan tersebut menyesuaikan reaksinya berdasarkan rangsangan eksternal yang diterimanya. Ia belajar dengan sendirinya.”

Ini merupakan langkah penting menuju pencapaian “otak kuantum,” yang memodelkan fungsi otak dengan gerakan dan interaksi partikel subatom.

Langkah selanjutnya

Sebelum mereka membangun sebuah komputer lengkap dengan bahan pintar ini, Khajetoorians mengatakan bahwa mereka perlu memahami bagaimana cara kerjanya agar mereka dapat mengatur perilakunya dengan baik. Langkah selanjutnya adalah memperbesar skala bahan tersebut, membangun ansambel atom yang lebih besar, dan membuktikan bahwa sistem tersebut tidak hanya beroperasi secara terpisah tetapi sebagai kesatuan utuh.

Di masa depan, jika mereka dapat membuat seluruh komputer dari bahan pintar cerdas ini, maka mesin yang belajar sendiri tersebut akan lebih kecil dan lebih efisien dalam hal energi dibandingkan dengan komputer-komputer dengan kemampuan yang sama seperti saat ini.

Sumber
New intelligent material could become a “quantum brain”