Bagaimana chip analog dan neuromorfik akan menunjukkan diri mereka di era robotika
Di bidang teknologi dan produk baru, kita terbiasa dengan fakta bahwa "figur" adalah sinonim untuk semua yang maju, modern dan berteknologi tinggi, dan "analog" adalah untuk semua retrograde, usang, dan berteknologi rendah.Tetapi jika Anda berpikir bahwa analognya telah mati, Anda salah. Pemrosesan analog tidak hanya komponen kunci dari banyak sistem vital yang kita andalkan, tetapi juga membuka jalan bagi generasi baru sistem komputasi dan cerdas yang mendasari teknologi yang sangat menarik di masa depan: kecerdasan buatan dan robot.Sebelum kita membahas kebangkitan analog - dan mengapa insinyur dan inovator yang bekerja pada AI dan robot harus memperhatikan hal ini - kita perlu memahami pentingnya dan warisan dari zaman analog yang lama.Cinta untuk analog
Selama Perang Dunia II, sirkuit analog memainkan peran penting dalam pengoperasian sistem pertahanan udara otomatis pertama , dan dalam dekade-dekade berikutnya, komputer analog diperlukan untuk menghitung jalur penerbangan roket dan pesawat ruang angkasa.Analog berlaku dalam sistem kontrol dan komunikasi di pesawat terbang, kapal dan pembangkit listrik. Beberapa sistem ini masih berfungsi sampai sekarang. Belum lama berselang, sirkuit analog mengendalikan sebagian besar infrastruktur telekomunikasi (ingat telepon dengan disk dialer?), Dan bahkan mesin fotokopi di kantor, ketika unit fotokopi awal mereproduksi gambar tanpa bit digital tunggal.Cinta untuk analog sudah ada sejak lama, karena teknologi ini telah terus-menerus membuktikan keakuratan, kesederhanaan dan kecepatannya. Dia mengoreksi jalannya rudal, memimpin kapal, merekam dan memutar musik dan video, menyatukan kita selama beberapa dekade. Dan kemudian pada 1960-an, sesosok muncul dan dengan cepat menaklukkan dunia.
Karburator umpan balik membuat campuran mudah terbakar yang lebih efisien berdasarkan buangan. Tetapi karena kerumitan dan rasa tidak aman mereka, mereka dengan cepat digantikan oleh sistem injeksi bahan bakar digital.Tokoh kerajaan
Mengapa nomor itu menggantikan analog? Kelemahan terbesar dari analog adalah kurangnya fleksibilitas. Ketika Anda mencoba memberikan fleksibilitas, kompleksitas sistem tumbuh secara eksponensial. Kompleksitas menyebabkan penurunan keandalan, dan insinyur mulai memperhatikan bahwa hukum Moore membuat perhitungan dapat diandalkan dan tidak mahal.Pada saat ini, MEMS dan teknologi microforming menyebarkan sensor yang menerima sinyal fisik dan mengubahnya menjadi digital. Cukup cepat, amplifier operasional memberi jalan ke gerbang logika yang semakin murah secara eksponensial. Alih-alih koneksi mekanis, informasi ditransmisikan oleh kawat , dan para desainer membawa digitalisasi segalanya ke batas.Dalam dunia elektronik konsumen modern, analog hanya digunakan untuk berinteraksi dengan orang, menangkap dan menghasilkan suara, gambar, dan indera lainnya. Dalam sistem besar, analog digunakan untuk memutar roda dan setir mesin secara fisik yang menggerakkan kami di dunia analog kami. Tetapi di sebagian besar sistem lain, para insinyur mencoba memanfaatkan sinyal digital sebaik-baiknya. Keuntungan dari logika digital - biaya rendah, kecepatan, keandalan, fleksibilitas - telah memberi para insinyur alergi terhadap pemrosesan analog.Namun, sekarang, setelah istirahat panjang, prediksi Carver Mead tentang kembalinya analog mulai menjadi kenyataan."Sistem analog adaptif skala besar lebih tahan terhadap degradasi dan kesalahan komponen daripada sistem konvensional dan menggunakan lebih sedikit energi."Mead , seorang profesor di Caltech dan perintis dalam mikroelektronika, menulis dalam sebuah makalah untuk Prosiding IEEE pada tahun 1990. "Oleh karena itu, teknologi analog adaptif kemungkinan akan mewujudkan potensi penuh dari pembuatan chip silikon."
Semua orang menyukai analog
Pengembang elektronik menganggap analog sebagai kejahatan yang diperlukan untuk berinteraksi dengan dunia luar. Tetapi ternyata AI dan algoritma pembelajaran dalam bekerja lebih baik pada platform komputer analog dan neuromorfik.Di perusahaan saya, Lux Capital, kami mensponsori Nervana , yang membangun sirkuit terintegrasi khusus yang dikerjakan oleh jaringan saraf convolutional untuk mempercepat pelatihan algoritma pembelajaran yang mendalam. Dan meskipun operasi matematika dilakukan secara digital, arsitektur sistem meniru otak manusia pada tingkat tinggi.Terinspirasi oleh alam
Minta siapa pun (bahkan anak-anak) untuk membuat sketsa robot, dan Anda mungkin akan mendapatkan gambar yang mengingatkan Rosie, pelayan robot dari The Jetsons, atau C-3PO dari Star Wars. Dan ini tidak mengejutkan - robot semacam ini telah dideskripsikan selama beberapa dekade dalam buku-buku fiksi ilmiah, televisi dan film. Baru-baru ini, gagasan tentang robot dan penampilan mereka berkembang. Minta milenium untuk memberikan contoh robot, dan itu bisa memanggil Roomba, Amazon Echo, atau bahkan Siri.
Ada tren stabil menuju intelektualisasi dan robotisasi dari peningkatan jumlah gadget dan sistem lain yang ada dalam kehidupan kita. Sistem ini akan membutuhkan komputer kecil, portabel, dan berdaya rendah; mereka harus dapat menjawab kapan saja. Ini adalah serangkaian tugas kompleks untuk sistem modern yang biasanya mengonsumsi sejumlah energi yang layak (kecuali jika mereka dalam mode siaga) dan harus terhubung ke layanan cloud untuk melakukan fungsi yang bermanfaat. Di sini analog juga dapat membantu.Mengambil inspirasi dari alam, para ilmuwan bereksperimen dengan penglihatan dan pendengaran menggunakan sirkuit analog yang mengkonsumsi sebagian kecil energi. Stanford Brains dalam proyek Silicon dan IC Lab Universitas Michigan, mendapatkan dukunganDARPA SyNAPSE dan laboratorium riset Angkatan Laut AS sedang menciptakan alat untuk memfasilitasi pembuatan sistem neuromorfik analog. Startup yang kurang dikenal muncul. Alih-alih menjalankan jaringan dalam pada sirkuit digital konvensional, mereka mengembangkan sistem analog yang dapat melakukan perhitungan serupa dengan biaya energi yang jauh lebih rendah, terinspirasi oleh otak analog kami.Kebisingan bukan masalah
Mengapa kita harus beralih ke analog? Sederhana: kita berada dalam putaran kemajuan yang unik, di mana jaringan saraf yang kita coba kembangkan lebih cocok untuk sistem analog, sementara permintaan ledakan untuk sistem AI seperti itu diharapkan.Algoritma keras tradisional hanya berfungsi jika perhitungannya akurat. Jika sirkuit di mana algoritma tradisional bekerja tidak akurat, kesalahan akan keluar dari kendali dan menyebar melalui sistem. Dalam jaringan saraf, keadaan internal tidak harus akurat dan jelas, dan sistem beradaptasi untuk mengeluarkan hasil yang diinginkan berdasarkan parameter input yang diberikan. Otak kita adalah sistem yang sangat bising yang bekerja sangat baik. Para insinyur mengetahui bahwa mereka juga dapat membangun jaringan yang dalam pada chip silikon menggunakan pendekatan “berisik” serupa - mencapai penghematan energi ratusan kali.Implikasi dari ini tersebar luas. Bayangkan di masa depan, perangkat atau asisten yang dapat dipakai seperti Amazon Echo hampir tidak pernah menggunakan energi, dan bahkan dapat mengekstraknya dari lingkungan, dan tidak memerlukan kabel daya atau baterai. Atau bayangkan sebuah gadget yang tidak perlu terhubung ke cloud agar menjadi pintar. "Kecerdasannya" sudah cukup untuk bekerja bahkan tanpa Wi-Fi dan komunikasi seluler. Dan ini hanya permulaan dari apa, saya pikir, akan menjadi kategori baru AI dan robot, yang akan muncul dalam waktu dekat - dan semuanya berkat rekan lama yang baik.Source: https://habr.com/ru/post/id398443/
All Articles