ForSains

Teknologi Baru Chip Komputer Mirip Otak, Lebih Efisien Memproses Algoritma AI

Chip komputer dan otak menyatu

Artificial intelligence (AI) telah mengubah banyak aspek kehidupan manusia, mulai dari pengenalan wajah hingga penerjemahan bahasa. Namun, AI juga mengkonsumsi energi cukup besar, yang dapat membatasi aplikasinya di masa depan. Untuk mengatasi masalah ini, sekelompok peneliti telah mengembangkan chip yang dapat menjalankan AI dengan menggunakan prinsip-prinsip yang mirip dengan cara kerja otak.

Chip ini disebut NeuroSimulator (NSIM), hasil dari kolaborasi antara IBM Research dan Universitas Zurich. NSIM adalah contoh neuromorphic computing, teknologi yang mencoba meniru arsitektur dan fungsi otak dalam perangkat elektronik. NSIM terdiri dari 256 unit pemrosesan analog yang disebut neuron, yang saling terhubung melalui 65.536 sinapsis yang dapat diprogram. Sinapsis adalah titik kontak antara neuron, tempat sinyal listrik atau kimia dapat ditransmisikan.

NSIM dapat menjalankan berbagai jenis algoritma AI, seperti deep learning dan reinforcement learning, dengan menggunakan metode yang disebut spiking neural networks (SNNs). SNNs adalah model komputasi yang mensimulasikan aktivitas listrik dari neuron biologis, yang mengirimkan sinyal diskrit, atau lonjakan, dalam interval waktu tertentu. SNNs berbeda dari neural networks konvensional, yang menggunakan operasi matematika kontinu dan membutuhkan lebih banyak energi.

Salah satu keuntungan NSIM adalah mudah beradaptasi dengan dinamika lingkungan dan belajar dari pengalaman tanpa memerlukan pelatihan sebelumnya. Misalnya, dalam sebuah eksperimen, NSIM dapat mengendalikan sebuah robot mobil miniatur yang harus menghindari rintangan dan mencapai tujuan tertentu. NSIM dapat mempelajari perilaku dari interaksi langsung dengan lingkungan, tanpa memerlukan data pelatihan atau supervisi manusia.

Peneliti menunjukkan bahwa NSIM dapat menjalankan AI dengan efisiensi energi yang jauh, NSIM dapat memroses informasi10 kali lebih cepat, dengan konsumsi listrik 100 kali lebih rendah dibanding chip digital terbaik saat ini untuk tugas-tugas AI tertentu. Menurut mereka NSIM dapat bersaing dengan performa chip digital dalam hal akurasi dan keandalan.

NSIM adalah salah satu contoh terbaru dari perkembangan neuromorphic computing. Diharapkan dapat membuka peluang baru untuk pemakaian aplikasi AI di berbagai bidang, seperti robotika, kesehatan, dan keamanan. Namun, neuromorphic computing masih menghadapi tantangan teknis dan ilmiah, seperti skalabilitas, interoperabilitas, dan validasi. Oleh karena itu, Tim Riset menyatakan, masih diperlukan kerja sama antara berbagai disiplin ilmu untuk mewujudkan visi neuromorphic computing secara penuh.

Algoritma kecerdasan buatan tidak bisa terus berkembang dengan kecepatan saat ini. Algoritma seperti jaringan saraf dalam — yang terinspirasi oleh otak, dengan beberapa lapisan neuron buatan yang saling terhubung melalui nilai numerik yang disebut bobot — semakin besar setiap tahun. Tetapi saat ini, peningkatan perangkat keras tidak lagi mengimbangi jumlah memori dan kapasitas pemrosesan yang sangat besar yang dibutuhkan untuk menjalankan algoritma raksasa ini. Segera, ukuran algoritma AI mungkin akan mencapai batas kemampuan optimalnya.

Dan bahkan jika kita bisa terus meningkatkan perangkat keras untuk memenuhi permintaan AI, ada masalah lain: menjalankannya di komputer tradisional membuang banyak energi. Emisi karbon tinggi yang dihasilkan dari menjalankan algoritma AI besar berbahaya bagi lingkungan, dan akan semakin buruk seiring algoritma semakin raksasa.

Hal ini akan menjadi sama pentingnya untuk menjaga biaya energi tetap rendah di perangkat masa depan, atau mengecilkan ukurannya lebih jauh lagi. Salah satu cara untuk sampai di sana adalah dengan meniru cara kerja otak,  mengadopsi sinyal komunikasi seperti yang digunakan neuron. Ini adalah sinyal yang dilepaskan dari satu neuron ke neuron lain ketika perbedaan tegangan antara bagian dalam dan luar sel mencapai ambang batas kritis.

Untuk saat ini, efisiensi energi yang dicapai saat menjalankan algoritma AI besar di chip NSIM membuka harapan baru. Teknologi NSIM adalah masa depan komputasi dengan AI. Mungkin suatu saat nanti kemampuan chip NSIM akan bisa menyamai kinerja 86 miliar neuron otak manusia dan triliunan sinapsis. Yang mampu memroses tanpa menghabisakan banyak daya listrik, sepeti otak manusia.

 

Sumber: A Brain-Inspired Chip Can Run AI With Far Less Energy | Quanta Magazine

 

Lukas Luwarso

Lukas Luwarso

Add comment

Ukuran Huruf