Uusi koneoppimisalgoritmi lupaa edistystä tietojenkäsittelyssä

29.05.2024

Ohio-uusi-koneoppimisalgoritmi-300-t.jpgOhion yliopistolla tehty tutkimus ehdottaa, että seuraavan sukupolven laskenta-algoritmeilla ohjatut järjestelmät voivat tuottaa parempia ja tehokkaampia koneoppimistuotteita.

Käyttäen koneoppimistyökaluja luodakseen digitaalisen kaksoiskappaleen tai virtuaalisen kopion elektronisesta piiristä, joka käyttäytyy kaoottisesti, tutkijat onnistuivat ennustamaan, kuinka se käyttäytyy ja käyttäen tätä informaatiota sen hallitsemiseen.

Tyypilliset lineaariset ohjaimet eivät pärjää monimutkaisempien käyttäytymisien kuten kaaoksen hallinnassa. Täten monet kehittyneet laitteet, kuten itseohjautuvat autot ja lentokoneet, luottavat usein koneoppimiseen perustuviin ohjaimiin, jotka käyttävät monimutkaisia verkkoja oppiakseen parhaan toiminnan edellyttämän optimaalisen ohjausalgoritmin.

Näillä algoritmeilla on kuitenkin merkittäviä haittoja, joista vaativin on, että ne voivat olla erittäin haastavia ja laskennallisesti kalliita toteuttaa.

Nyt kehitetyllä tehokkaan digitaalisen kaksosen käyttömahdollisuudella on todennäköisesti laaja vaikutus siihen, miten tutkijat kehittävät tulevaisuuden autonomisia tekniikoita, sanoo Robert Kent, tutkimuksen johtava kirjoittaja.

Ryhmän digitaalinen kaksoispiiri rakennettiin optimoimaan ohjaimen tehokkuutta ja suorituskykyä, minkä tutkijat havaitsivat vähentävän virrankulutusta. Se saavuttaa tämän melko helposti, pääasiassa siksi, että se on koulutettu käyttämällä tiettyä koneoppimisen lähestymistapaa, jota kutsutaan säilölaskennaksi (RC, reservoir computing).

Kuten useimmat koneoppimisen algoritmit, RC kartoittaa tulosignaalit korkeadimensionaaliseen tilaan laskentakapasiteetin lisäämiseksi ja heijastaa sitten järjestelmän haluttuun matalaulotteiseen lähtöön. Poiketen muista suosituista koneoppimisalgoritmeista, RC:llä on luonnollinen häipyvä muisti, mikä tekee niistä erityisen tehokkaita dynaamisten järjestelmien käyttäytymisen oppimisessa.

"Käyttämässämme koneoppimisarkkitehtuurissa hieno asia on, että se on erittäin hyvä oppimaan ajan myötä kehittyvien järjestelmien käyttäytymistä", Kent sanoo. "Se on saanut inspiraationsa siitä, kuinka yhteydet syntyvät ihmisaivoissa."

Tutkijoiden teorian testaaminen paljasti, että heidän lähestymistapansa saavutti tehtävissä suuremman tarkkuuden kuin sen lineaarinen vastine ja on huomattavasti vähemmän monimutkainen laskennallisesti kuin aikaisempi koneoppimiseen perustuva ohjain.

Täten he osoittavat, että tällainen seuraavan sukupolven säilölaskentaan (NG-RC) perustuva epälineaarinen ohjain voi ratkaista vaikean ohjausongelman: ohjata kaoottista järjestelmää mielivaltaiseen ajasta riippuvaiseen tilaan. Malli on tarkka, mutta silti riittävän pieni evaluoitavksi FPGA-piirillä, jollaisia tavallisesti löytyy sulautetuista laitteista.

Lisäksi malli vaatii vain 25.0 nJ evalointia kohden, selvästi alle muiden algoritmien, jopa ilman systemaattista tehokkuuden optimointia. Tutkijoiden mukaan heidän työnsä edustaa ensimmäistä askelta tehokkaiden koneoppimisalgoritmien käyttöönotossa tietojenkäsittelyn "reunalle".

Aiheesta aiemmin:

Säilölaskentaa molekyyleillä ja keinolihaksilla

Kertakäyttöiset tekoälyanturit terveyden seurantaan

Ioninen nestepohjainen säilölaskenta

 

06.09.2024Fotonien uudet muodot optisille teknologioille
05.09.2024Kvanttimikroprosessori simuloi kvanttikemiaa
04.09.2024Kuumien kantajien lupaus plasmonisissa nanorakenteissa
03.09.2024Sähkökentät katalysoivat grafeenin energia- ja laskentanäkymiä
02.09.2024Uusi materiaali optisesti ohjatulle magneettiselle muistille
30.08.2024Kierre parantaa kiinteää elektrolyyttiä
29.08.2024Antureita atomien ja nanomittojen maailmaan
28.08.2024Tehon keruuta RF-signaaleista spin-tekniikalla
27.08.2024Elektronit ja aukot kulkevat kiteessä eri suuntiin ilman resistanssia
26.08.2024"Kaksi yhteen" fissio parantaisi aurinkokennojen tehokkuutta
25.08.2024Sähköinen reaktori vähentäisi teollisuuden päästöjä
23.08.2024DNA laskee ja tallentaa
22.08.2024Mallinnusta ja johteita molekyylielektroniikkaan
21.08.2024Suprajohdetutkijat löysivät epätavallisia elektronipareja
20.08.2024Metapinta luo ja ohjaa useita optisia kanavia eri suuntiin
19.08.2024Uusia menetelmiä turvalliseen kvanttitiedonsiirtoon
17.08.2024Pinnoitemateriaaleilla uutta puhtia aurinkoenergiaan
16.08.2024Vesi avuksi mikrosirujen ja nanorakenteiden valmistukseen
15.08.2024Liukuma transistorin perustaksi
14.08.2024Natriumakku ilman anodia
13.08.2024Harvinaisista maametalleista datamuisteja
12.08.2024Kahden kubitin portti piitransistoriin
09.08.2024Lämpösähkön keruuta pii- ja kvanttisiruilta
08.08.2024Tutkijat saavat atomit toimimaan fotonitransistoreina
07.08.2024Ainutlaatuinen ilmiö Kagome-metallissa
06.08.2024Kvanttilaskennan aikakauteen sopivat optiset kuidut
05.08.2024Hiilinanoputket yllättävät
02.08.2024Seuraava alusta aivojen inspiroimalle tietojenkäsittelylle
02.08.2024Ionit pienenergiaa tuottamaan
01.08.2024Ferromagneeteilla erittäin nopeaa viestintä- ja laskentatekniikkaa
31.07.2024Lisää kerroksia kierteisiin grafeenikerroksiin
30.07.2024Kvanttipistepohjainen metapinta
29.07.2024Kvanttirajaus parantaa lämpösähköilmiötä
26.07.2024Sirkkakatkaravut mallina konenäölle
22.07.2024Kivestä tulevaisuuden kiintoaineakun perusta?
21.07.2024Askeleen lähempänä topologista kvanttilaskentaa
19.07.2024Miksi robotit eivät voita eläimiä?
15.07.2024Voiko energiahäviö olla nolla 1,58-mitoissa?
12.07.2024Hyönteisistä inspiroidut liiketunnistin ja logiikka
08.07.2024Kvanttiannealaari parantaa ymmärrystä kvanttimonikehojärjestelmistä
05.07.2024Hyönteisten lennon salaperäinen mekaniikka
01.07.2024Eksitonit mahdollistavat erittäin ohuen linssin
28.06.2024Luontoa tarkkaillen
27.06.2024Uusi fysikaalinen ilmiö kahden erilaisen materiaalin rajapinnassa
20.06.2024Perovskiiteistä 1D-nanolankoja ja topologisia polaroneita
19.06.2024Täysin optinen fotonisiru tunnistaa ja käsittelee
19.06.2024Uusia toiveita sinkki-ilma akuille
17.06.2024Elektroneille viisikaistainen supervaltatie
14.06.2024Energiatehokasta kvanttilaskentaa magnoneilla
13.06.2024Pienenergian keruu tehostuu
12.06.2024Uusia menetelmiä 2D-materiaalien muokkaukseen
11.06.2024Infrapunan kuvaustekniikkaa arkikäyttöön
10.06.2024Kalsiumoksidin kvanttisalaisuus: lähes kohinattomat kubitit
07.06.2024Tehdä sähköä metallista ja ilmasta
06.06.2024Hämä-hämähäkki kiipes elektroniikkaan
05.06.2024Sirutason GHz:n aikakiteitä puolijohteisilla fotonirakenteilla
04.06.2024Ionikuljetuksen hallintaa sinisen energian tulevaisuudelle
03.06.2024Parempia kameroita perovskiitilla
31.05.2024Nanokielet voivat väristä lähes ikuisesti
30.05.2024Tuovatko fononi ja fotoni kvantti-internetin?
29.05.2024Uusi koneoppimisalgoritmi lupaa edistystä tietojenkäsittelyssä
28.05.2024Orgaanisia kaksiulotteisia perovskiitteja
27.05.2024Ilma seostamaan orgaanista elektroniikkaa
24.05.2024Erittäin tehokkaita mikrokondensaattoreita
23.05.2024Kahden kubitin portti FINfet-transistorissa
22.05.2024Mihin fononiikasta onkaan?
21.05.2024Magnetismia 2D-rajalla
20.05.2024Aktiivisen aineen fysiikkaa kvanttijärjestelmiin
17.05.2024Kvanttiversio Hertsin kipinästä
16.05.2024Hybridilomittuminen tehostaa kvanttiteleportaatiota
15.05.2024Säilölaskentaa molekyyleillä ja keinolihaksilla
14.05.2024Muisti ferrosähköisestä ja ferromagneettisesta alueista
13.05.2024Metamateriaalia analogiseen optiseen laskentaan
10.05.2024Elektronit vauhdikkaina kaksiulotteisissa polymeereissä
09.05.2024Entistä tehokkaampia dielektrisiä kondensaattoreita
08.05.2024Elektronikanavia ilman resistanssia
07.05.2024Uusia kehitysnäkymiä kvanttitietotekniikalle
06.05.2024Mikrobeja torjuva kuparipinta kosketusnäytöille?
04.05.2024Kuinka valo voi höyrystää vettä ilman lämpöä
03.05.2024Puolijohdemateriaalista paljastuu "yllättävä" piilotoiminta
02.05.2024Äänivärähtelyihin perustuva kvanttimuisti
01.05.2024Joustava ja tehokas DC-muunnin kestävän energian mikroverkkoihin
30.04.2024Valo reagoi magneettikenttään kuin elektroni
29.04.2024Valoa tehokkaammin ja valolla tunnustellen
27.04.2024Aivojen kaltainen tietokone vedellä ja suolalla
26.04.2024Uudenlaisia kondensaattoreita ja keloja
25.04.2024Kvanttielektroniikka grafeenien avulla
24.04.2024Akku ja superkonkka yhteen soppii
23.04.2024Kaareva datalinkki esteitä ohittamaan
22.04.2024Kvanttimateriaali lupaa uutta puhtia aurinkokennoille
21.04.2024Läpimurto lupaa turvallista kvanttilaskentaa kotona
20.04.2024Yksi atomikerros kultaa ja molekyylikorjaaja
19.04.2024Uusia ja yllättäviä topologiota
18.04.2024Kvanttivalo syntyy renkaassa ja lähtee kiertueelle
17.04.2024Fononit ja magnonit kaveraavat
16.04.2024E-nenälle ihmisen tasoinen hajuaisti
15.04.2024Valo valtaa alaa magnetismissa
13.04.2024Nanorakenteilla energiaa haihtuvasta vedestä
12.04.2024Bolometrit kubitteja mittaamaan
11.04.2024Kudottavia ohuita puolijohdekuituja

Näytä lisää »