Sự phát triển của phương pháp mới để tạo ra bộ nhớ điện tĩnh có thể đã giải quyết vấn đề đang kìm hãm việc học máy và có tiềm năng cách mạng hóa các công nghệ như nhận dạng giọng nói, xử lý hình ảnh và lái xe tự động.

Một nhóm từ Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia làm việc với các cộng tác viên từ Đại học Michigan, đã xuất bản một bài báo trên tạp chí Advanced Materials đánh giá chi tiết về một phương pháp mới tạo ra các chip máy tính. Các con chip này cung cấp năng lượng cho các ứng dụng học máy với nhiều sức mạnh xử lý hơn bằng cách sử dụng vật liệu phổ biến tìm thấy trong sơn tường, bên trong một thiết bị nhớ analog cho phép vận hành suy luận của máy tiết kiệm năng lượng cao.

Nhà khoa học về vật liệu Sandia, Alec Talin giải thích: "Oxit titan là một trong những vật liệu được sản xuất phổ biến nhất. Mỗi loại sơn bạn mua đều có oxit titan. Chúng rẻ và không hề độc hại. Ôxít đã có sẵn ôxy ở đó. Nhưng nếu bạn lấy ra một ít lượng ôxy, bạn tạo ra cái được gọi là chỗ trống ôxy. Và hóa ra là khi bạn tạo ra chỗ trống ôxy, bạn làm cho vật liệu này dẫn điện."

Những chỗ trống đó hiện có thể lưu trữ dữ liệu điện, mang lại cho hầu hết thiết bị sức mạnh tính toán cao hơn. Talin và nhóm của ông đã tạo ra các chỗ trống oxy bằng cách đốt nóng chip máy tính với lớp phủ oxit titan trên 302 độ F (150 độ C), tách một số phân tử oxy ra khỏi vật liệu bằng cách sử dụng điện hóa học và từ đó tạo ra các chỗ trống.

Ông Talin cho biết: “Khi con chip nguội đi, nó sẽ có thể lưu trữ bất kỳ thông tin nào mà bạn lập trình nó”.

Tiết kiệm năng lượng – Nguồn thúc đẩy học máy

Hiện tại, máy tính thường hoạt động bằng cách lưu trữ dữ liệu ở một nơi và xử lý dữ liệu đó ở một nơi khác. Điều đó có nghĩa là máy tính phải liên tục truyền dữ liệu từ nơi này sang nơi khác, gây lãng phí năng lượng và khả năng tính toán.

Tác giả chính của bài báo, Yiyang Li, là cựu thành viên của Truman tại Sandia và hiện là trợ lý giáo sư khoa học vật liệu tại Đại học Michigan. Ông giải thích quy trình của họ có tiềm năng thay đổi hoàn toàn cách thức hoạt động của máy tính.

"Những gì chúng tôi đã làm là thực hiện quá trình xử lý và lưu trữ ở cùng một nơi", Li nói. "Điểm mới là chúng tôi đã có thể làm điều đó theo cách có thể đoán trước và lặp lại được."

Cả ông và Talin đều coi việc sử dụng ôxy trống là một cách để giúp máy học vượt qua một trở ngại lớn hiện tại- đó là tiêu thụ điện năng.

Ông Li nói: “Nếu chúng ta cố gắng thực hiện học máy sẽ tốn rất nhiều năng lượng bởi vì ta cần chuyển dữ liệu qua lại và một trong những rào cản để thực hiện học máy là tiêu thụ điện năng. Nếu bạn có xe tự vận hành, việc đưa ra quyết định lái xe sẽ tiêu tốn một lượng lớn năng lượng để xử lý tất cả các yếu tố đầu vào. Nếu chúng ta có thể tạo ra một vật liệu thay thế cho chip máy tính, chúng sẽ có thể xử lý thông tin hiệu quả hơn, giúp tiết kiệm năng lượng và xử lý rất nhiều nhiều dữ liệu hơn."

Nghiên cứu có tác động hàng ngày
 
Talin nhìn thấy tiềm năng trong hiệu suất của các thiết bị sử dụng hàng ngày.

“Hãy nghĩ về chiếc điện thoại di động của bạn,” ông nói. "Nếu bạn muốn ra lệnh bằng giọng nói, bạn cần được kết nối với mạng chuyển lệnh đến một trung tâm gồm các máy tính lắng nghe giọng nói của bạn và sau đó gửi lại tín hiệu cho điện thoại của bạn biết phải làm gì. Thông qua quá trình này , nhận dạng giọng nói và các chức năng khác diễn ra ngay trong điện thoại của bạn."

Talin cho biết nhóm hiện đang làm việc để tinh chỉnh một số quy trình và thử nghiệm phương pháp này trên quy mô lớn hơn. Dự án được tài trợ thông qua chương trình Nghiên cứu và Phát triển Chỉ đạo Phòng thí nghiệm của Sandia.

Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2020/10/201019145544.htm