Duke Engineering innova sull'hardware AI stampato e riciclabile

Data di pubblicazione: Luglio 25, 2023

Duke Engineering ha lanciato l'iniziativa Beyond the Horizon per fornire ai team interdisciplinari investimenti sostanziali per iniziare a perseguire progetti ad altissimo rischio e ad alto rendimento che hanno il potenziale per un impatto sociale profondo e trasformativo. Sono state selezionate sei proposte per una prima tornata di finanziamenti che svolgeranno un ruolo chiave nella definizione del futuro profilo di ricerca e insegnamento di Duke Engineering. Ciascuno di essi sfrutta i punti di forza unici della scuola e mantiene la promessa di contribuire a definire il futuro dei rispettivi campi. 

In questo momento storico, quale argomento sta suscitando più interesse dell’intelligenza artificiale? Le sue possibilità – e le sue possibili implicazioni per la privacy, l’equità e il lavoro – sono apparse all’orizzonte della ricerca come un nuovo mondo confuso. Sebbene la spinta verso l’esplorazione dell’intelligenza artificiale e lo sviluppo di applicazioni responsabili sia elevata, la potenza di calcolo richiesta per supportare la tecnologia in evoluzione è assolutamente enorme.

Gli impianti di fabbricazione tradizionali utilizzano molta energia e acqua e producono tonnellate di rifiuti elettronici. Quel livello di consumo, ha detto Professore assistente di Ingegneria Elettrica e Informatica (ECE) Tania Roy, è insostenibile.

“Al momento, i circuiti sono così assetati di energia che di solito dobbiamo accedere a server remoti, che sembrano centrali elettriche. Anche loro devono essere raffreddati come le centrali elettriche”, ha affermato Roy, che sviluppa nuovi tipi di dispositivi a semiconduttore per applicazioni di intelligenza artificiale. Roy ha citato il lavoro dei ricercatori della UC Riverside, secondo cui i data center statunitensi di Google hanno utilizzato 12,7 miliardi di litri di acqua dolce nel 2021, la maggior parte della quale pulita e potabile. Secondo gli autori, la stessa quantità di acqua avrebbe potuto produrre 5,7 milioni di veicoli elettrici.

Un hardware nuovo e più compatto utilizzerebbe meno energia e occuperebbe un ingombro fisico inferiore. Questa è la parte I della ricerca che Roy sta proponendo nel suo progetto intitolato "AI riciclabile abilitata alla rete neurale indipendente (INNER-I)". La Parte II si occupa dei processi effettivi utilizzati per realizzare il nuovo hardware, che deve essere conveniente e riciclabile per essere sostenibile a lungo termine. Suo Yiran Chen, co-PI e collega di Duke ECE co-progetterà questa futura generazione di dispositivi efficienti con un altro Co-PI del Duke ECE, Aaron Franklin, pioniere della tecnologia dei semiconduttori stampabili e completamente riciclabili. Anche collaborare al progetto lo è Il professore di chimica della Duke Michael Therien, che ha collaborato con Franklin per sviluppare gli speciali inchiostri a base d'acqua utilizzati nei suoi transistor stampabili.

Gli ingegneri della Duke hanno inventato i primi componenti elettronici stampati al mondo completamente riciclabili, che possono essere fabbricati con acqua al posto di sostanze chimiche tossiche.

Il risultato desiderato? Dispositivi stampati e riciclabili che utilizzano circuiti neuromorfici, il cui design efficiente è ispirato al cervello umano ed è abbastanza veloce da soddisfare le esigenze delle applicazioni di intelligenza artificiale, insieme a una struttura iniziale per un sistema di intelligenza artificiale abilitato da questi dispositivi. “Duke diventerà l’hub in cui verranno realizzati i circuiti IA riciclabili”, ha previsto Roy. Il suo obiettivo è che il prototipo del dispositivo venga completato dal suo nuovo centro entro la fine del primo anno.

“Ci sono possibilità quasi illimitate per la stampa di dispositivi neuromorfici da inchiostri basati su nanomateriali, il che apre la strada a tecnologie più sostenibili dal punto di vista ambientale”, ha affermato Franklin. “Lavoreremo attraverso le numerose opzioni per determinare quali nanomateriali, condizioni di stampa e progetti di dispositivi forniscano le prestazioni necessarie per abilitare le tecnologie neuromorfiche”.

L’idea è promettente non solo per la sostenibilità, ma anche per l’accessibilità.

"Il motivo per cui negli Stati Uniti abbiamo così poche facoltà che si occupano di dispositivi è che i costi sono esorbitanti", ha affermato Roy. “Abbiamo bisogno di accedere a camere bianche e ad attrezzature sofisticate per caratterizzare i dispositivi che produciamo. Se riusciamo a produrre dispositivi elettronici da tavolo di alta qualità, allora potremo rendere la ricerca e lo sviluppo di questi dispositivi accessibili a tutti”.

(C) Università Duke

Fonte articolo originale: WRAL TechWire