Mengakses paradigma baru 'komputasi probabilitas' dapat membuat sirkuit AI menggunakan daya yang jauh lebih sedikit
Para ilmuwan dari Amerika Serikat dan Jepang telah menggunakan jenis komponen baru dalam chip kecerdasan buatan (AI) yang mengonsumsi energi lebih sedikit saat melakukan perhitungan lanjutan. Sistem baru ini memungkinkan lebih banyak operasi berjalan secara paralel, memungkinkan chip mencapai hasil terbaik secara lebih efisien.
Mayoritas komputer bergantung pada bit — angka 0 dan 1 yang mewakili informasi digital dan yang digunakan program untuk melaksanakan instruksi — tetapi beberapa teknologi khusus, sepertichip neuromorfikgunakan bit probabilistik (p-bit) alih-alih.
P-bit dapat secara acak berpindah antara 0 dan 1, memungkinkan sistem untuk menjelajahi banyak kemungkinan kombinasi 0 dan 1 sebelum menetapkan hasil yang paling mungkin atau berguna. Jenis inferensi dan pengambilan keputusan ini dikenal sebagai komputasi probabilitas.
Meskipun keacakan p-bit berguna, pengembang tetap perlu mengontrol seberapa sering mereka menghasilkan 0 atau 1 agar dapat membimbing sistem mereka menuju jawaban yang lebih baik. Karena itu, kebanyakan p-bit dibangun dengan konverter digital-ke-analog (DAC), yang menggunakan tegangan analog untuk memengaruhi mereka ke satu arah atau lainnya. Namun, komponen ini cukup besar dan menghabiskan banyak daya.
"Ketergantungan pada sinyal analog sedang menghambat kemajuan," kata co-author dari studi tersebut.Shunsuke Fukami, seorang profesor ilmu bahan, dalam sebuahpernyataan."Jadi, kami menemukan metode digital untuk menyesuaikan perilaku p-bit tanpa memerlukan sirkuit analog besar dan kaku yang biasanya digunakan."
Alih-alih DAC, para ilmuwan membangun p-bit mereka menggunakan junction tunnel magnetik (MTJ) - perangkat kecil yang secara alami berubah antara 0 dan 1 secara acak - dan mengalirkan rangkaian bit ini ke sirkuit digital lokal. Tergantung seberapa lama sirkuit menunggu untuk menggabungkan 0 dan 1 acak ini, serta bagaimana sirkuit menghitung dan memberi bobot pada masing-masing, output p-bit akhir dapat menjadi terutama 0 atau terutama 1.
Para ilmuwan mempresentasikan temuan mereka dalam sebuah studi yang diterbitkan pada 10 Desember 2025, diPertemuan Perangkat Elektronik Internasional ke-71di San Francisco. Pekerjaan ini dilakukan dalam kolaborasi dengan Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), perusahaan manufaktur sirkuit terpadu terbesar di dunia.
Pengaturan sirkuit dapat disesuaikan oleh pengguna atau program, memungkinkan kontrol terhadap seberapa kuat p-bit mengutamakan satu nilai. Secara krusial, karena kontrol ini sepenuhnya digital, membutuhkan ruang dan daya yang jauh lebih sedikit di chip dibandingkan DAC konvensional.
Perilaku self-organizing menambah efisiensi
Keuntungan lain dari pendekatan baru adalah bahwa p-bit dapat menunjukkan perilaku "otomatis berorganisasi", kata para ilmuwan. Dengan DAC, ketika pengguna menentukan preferensi untuk sebagian besar 1s atau 0s, sinyal analog secara terus-menerus memengaruhi p-bit. Semua dari mereka merasakan dorongan ini pada saat yang sama, menciptakan risiko bahwa semuanya menghasilkan output secara bersamaan.
Secara ideal, output p-bit sebaiknya dihasilkan secara berurutan, sehingga mereka memiliki kesempatan untuk membaca output p-bit sebelumnya, dan menggunakan informasi tersebut untuk memutuskan apakah beralih ke 0 atau 1 akan lebih bermanfaat bagi komputasi keseluruhan.
Dengan sistem baru, ketika pengguna menyesuaikan pengaturan untuk bias yang diinginkan, sinyal digital dikirim ke sirkuit kontrol lokal setiap p-bit. Karena setiap sirkuit menghasilkan output berikutnya menggunakan waktu yang unik, p-bit secara alami menghindari pembaruan pada saat yang sama. Output yang terlambat juga memungkinkan beberapa p-bit bekerja secara paralel dan menjelajahi beberapa solusi yang mungkin sekaligus, memungkinkan chip melakukan komputasi secara lebih efisien.
Sampai saat ini, biaya penggunaan DACs telah mencegah p-bit dari diproduksi dalam jumlah besar dan digunakan dalam perangkat keras AI komersial, tetapi para ilmuwan percaya bahwa terobosan ini dapat mengubah hal itu. Manfaat efisiensi mungkin dapat membantu mengurangidampak lingkungan yang signifikan dari sistem AI saat ini.
Tim di balik p-bits berbasis MTJ belum mempublikasikan benchmark kinerja dibandingkan desain DAC konvensional, artinya masih tidak jelas seberapa layaknya komersialisasi pada tahap ini. Stabilitas termal dan keandalan saat mengontrol arus switching adalahtantangan yang dikenal untuk MTJNamun, tim tetap optimis bahwa terobosan energik mereka akan membuat komputasi probabilitas lebih mudah diakses dalam bidang lain, termasuk menyelesaikan masalah rute dalam logistik dan dengan cepat menjelajahi sejumlah besar solusi dalam penemuan ilmiah.
Seperti artikel ini? Untuk cerita-cerita seperti ini, ikuti kami di MSN dengan mengklik tombol +Ikuti di bagian atas halaman ini.
Posting Komentar