Duke Engineering innoveert op recycleerbare, geprinte AI-hardware
Datum gepubliceerd:Duke Engineering lanceerde het Beyond the Horizon-initiatief om interdisciplinaire teams te voorzien van substantiële investeringen om te beginnen met het nastreven van projecten met extreem hoog risico en hoge beloningen die het potentieel hebben voor een diepgaande, transformatieve maatschappelijke impact. Er werden zes voorstellen geselecteerd voor een eerste financieringsronde die een sleutelrol zullen spelen bij het vormgeven van het toekomstige onderzoeks- en onderwijsprofiel van Duke Engineering. Elk speelt in op de unieke sterke punten van de school en houdt de belofte in om de toekomst van hun respectieve vakgebieden te helpen bepalen.
Welk onderwerp genereert op dit moment in de geschiedenis meer buzz dan AI? De mogelijkheden ervan – en de mogelijke implicaties ervan voor privacy, gelijkheid en arbeid – zijn aan de onderzoekshorizon verschenen als een wazige nieuwe wereld. Hoewel de drang om AI te verkennen en verantwoorde applicaties te ontwikkelen groot is, is de rekenkracht die nodig is om de evoluerende technologie te ondersteunen absoluut enorm.
Traditionele fabricagefaciliteiten gebruiken veel energie en water, en produceren een hoop elektronisch afval. Dat consumptieniveau, zei Universitair docent elektrische en computertechniek (ECE) Tania Roy, is onhoudbaar.
“Op dit moment zijn de circuits zo energieverslindend dat we meestal toegang moeten krijgen tot externe servers, die op energiecentrales lijken. Ze moeten ook worden gekoeld zoals elektriciteitscentrales”, zegt Roy, die nieuwe soorten halfgeleiderapparaten ontwikkelt voor AI-toepassingen. Roy citeerde werk van onderzoekers van UC Riverside, waarin werd gesteld dat de Amerikaanse datacenters van Google in 2021 12,7 miljard liter zoet water gebruikten, waarvan het grootste deel schoon en drinkbaar was. Volgens de auteurs had dezelfde hoeveelheid water 5,7 miljoen elektrische voertuigen kunnen produceren.
Nieuwe, compactere hardware zou minder energie verbruiken en een kleinere fysieke voetafdruk in beslag nemen. Dat is deel I van het onderzoek dat Roy voorstelt in haar project getiteld “Independent Neural Network-Enabled Recyclable AI (INNER-I).” Deel II behandelt de daadwerkelijke processen die worden gebruikt om de nieuwe hardware te maken, die zowel betaalbaar als recycleerbaar moeten zijn om op de lange termijn duurzaam te zijn. Haar co-PI en Duke ECE-collega Yiran Chen zal deze toekomstige generatie efficiënte apparaten samen met een andere generatie ontwerpen Duke ECE co-PI, Aaron Franklin, die baanbrekend is op het gebied van printbare, volledig recycleerbare halfgeleidertechnologie. Ook meewerken aan het project is dat wel Duke scheikundeprofessor Michael Therien, die met Franklin heeft samengewerkt om de speciale inkten op waterbasis te ontwikkelen die in zijn printbare transistors worden gebruikt.
Duke-ingenieurs hebben 's werelds eerste volledig recycleerbare gedrukte elektronica uitgevonden, die kan worden vervaardigd met water in plaats van giftige chemicaliën.
Het gewenste resultaat? Gedrukte, recyclebare apparaten die gebruik maken van neuromorfe circuits – waarvan het efficiënte ontwerp is geïnspireerd op het menselijk brein en snel genoeg zijn om te voldoen aan de eisen van AI-toepassingen – samen met een eerste raamwerk voor een AI-systeem dat door deze apparaten mogelijk wordt gemaakt. “Duke zal de hub worden waar recyclebare AI-circuits worden gemaakt”, voorspelde Roy. Ze streeft ernaar om tegen het einde van het eerste jaar een prototype van een apparaat klaar te hebben in haar nieuwe centrum.
“Er zijn vrijwel onbeperkte mogelijkheden voor het printen van neuromorfe apparaten met inkten op basis van nanomaterialen, wat de weg opent voor milieuvriendelijker duurzame technologieën”, aldus Franklin. “We zullen de vele opties onderzoeken om te bepalen welke nanomaterialen, printomstandigheden en apparaatontwerpen de benodigde prestaties opleveren om neuromorfe technologieën mogelijk te maken.”
Het idee is niet alleen veelbelovend op het gebied van duurzaamheid, maar ook op het gebied van toegankelijkheid.
“De reden waarom we in de VS zo weinig docenten hebben die zich op apparaten richten, is dat de kosten exorbitant hoog zijn”, zegt Roy. “We hebben toegang nodig tot cleanrooms en geavanceerde apparatuur om de apparaten die we maken te karakteriseren. Als we een manier hebben om tafelelektronica van hoge kwaliteit te produceren, kunnen we het onderzoek en de ontwikkeling van deze apparaten voor iedereen toegankelijk maken.”
(C) Duke Universiteit
Originele artikelbron: WRAL TechWire