Nieuwsbrief

Blijf wekelijks op de hoogte van het beste uit De Kennis van Nu en het laatste nieuws!

MELD JE AAN
Kunstmatige synaps chip imec

In rekenen kunnen mensen niet op tegen de computer. Maar in het herkennen van patronen zijn onze hersenen nog veel efficiënter. Toch zal ook daar de computer ons misschien inhalen. In België hebben ze zelfs al één chip ontwikkeld die zelfstandig patronen kan herkennen. Daarom is hij ook in staat om muziek te componeren.

Het is nog geen muziek die velen spontaan zouden beluisteren. Maar dat computers kunnen leren componeren is al langer bekend. De ‘inspiratie’ hiervoor haalt de computer uit de muziek die de mensen eerder bij hem invoerden. Op basis van de patronen in muzieknoten die vaker voorkomen, maakt hij dan zijn eigen muziekstukje. Maar om die patronen te herkennen heeft een traditionele computer niet alleen veel computerchips nodig, hij moet er ook op ingesteld zijn (lees: over de nodige software beschikken).

De ingenieurs van het Belgische technologiecentrum imec hebben er nu voor gezorgd dat slecht één speciale chip, een zogenaamde kunstmatige synaps, ook patronen kan herkennen zonder dat hij daarvoor instructies moet krijgen. Hij kan dat dus vanuit zichzelf.

Beluister de muziek van de imec-chip

Zelflerend

Muziekherkenning is slechts een van de toepassingen waarvoor de imec-chip gebruikt kan worden. Omdat de onderzoekers hem zelflerend en energiezuinig hebben gemaakt kan hij nog in talloze andere domeinen worden ingezet om patronen te herkennen.

“Hij zou bijvoorbeeld in een polsbandje kunnen gestoken worden om opkomende hartritmestoornissen te meten,” zegt imec-onderzoeker Diederik Verkest. “Zelfs met een enkel batterijtje gaat hij nog lang mee. Ook zouden we hem kunnen gebruiken om patronen in data van telecommunicatie-verkeer te herkennen en te voorspellen, en zo de infrastructuur efficiënt in te stellen. Het ontdekken van ongebruikelijk internetverkeer door virussen of hacks, of onregelmatigheden in energienetwerken, behoren eveneens tot de mogelijkheden.”

Groeiend dataverkeer maakt synapsen interessant

Een kunstmatige synaps is een nieuw type chip waarvan de werking min of meer is afgeleid van de werking van onze zenuwcellen. Hij kan zowel het geheugen als de verwerkingskracht van een computer combineren. Daardoor kan hij meer berekeningen per seconde maken en is hij energiezuiniger.

De ontwikkeling van de kunstmatige synaps is een handige zaak. De chips op onze huidige computers hebben veel energie nodig en moeten samenwerken om patronen te herkennen. En dat kan in tijden van groeiende datastromen en netwerken steeds meer problemen geven.

Zo zijn ieders Facebook- en Google-gegevens momenteel op hele zware traditionele computers opgeslagen en kost het voor deze computers veel energie om te kijken met welke zaken we veel bezig zijn. Het geheugen en de verwerkingskracht van een computer zijn immers nog twee gescheiden werelden. Daarom moet de info voortdurend op afstand tussen de twee uitgewisseld worden.

Daarnaast merken veel computeringenieurs dat er weldra een limiet komt op het verkleinen van transistors (de bouwsteentjes van de computer) op een traditionele computerchip. Hierdoor zal de computer op basis van de huidige manier niet meer sneller kunnen worden en loopt de zogenaamde Wet van Moore op zijn einde. Een kunstmatige synaps kan deze problemen misschien oplossen.

Twee digitale revoluties op komst?

De Kennis van Nu schreef al eerder over de ontwikkeling van kunstmatige synapsen. Toen had Nederlander Yoeri van de Burgt samen met andere onderzoekers er een gemaakt. Deze was echter nog niet zelflerend en was grotendeels gebaseerd op organisch materiaal. De imec-synaps is daarentegen, net zoals de huidige chips, op silicium gebaseerd.

Volgens Verkest is de imec-chip daarom wat eenvoudiger met onze hardware te integreren. “Maar de chips van Van de Burgt zijn op lange termijn veelbelovend, omdat ze veel goedkoper te maken zijn dan silicium-chips,” zegt Verkest. “De silicium-varianten zullen er niet door verdwijnen, maar ze maken wel toepassingen mogelijk waar silicium minder geschikt voor is, zoals flexibele elektronica en goedkope digitale wegwerpverpakkingen. Dat zou dan voor een tweede grote digitale revolutie kunnen zorgen.”