Remotely programming the weights of a spintronic neural network by a radiofrequency broadcast signal
शोधकर्ताओं ने ब्रॉडकास्ट रेडियोफ्रीक्वेंसी संकेतों का उपयोग करके वोर्टेक्स-आधारित मैग्नेटिक टनल जंक्शन वेट्स को चुनिंदा रूप से प्रोग्राम करने के माध्यम से स्पिंट्रोनिक न्यूरल नेटवर्क को रिमोटली पुनर्गठित करने की एक स्केलेबल विधि प्रदर्शित की है, जिससे समान हार्डवेयर को डिजिट क्लासिफिकेशन और ड्रोन सिग्नेचर आइडेंटिफिकेशन जैसे अलग-अलग कार्यों के बीच स्विच करने की अनुमति मिलती है।
मूल पेपर CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। नीचे दिए गए पेपर की यह व्याख्या AI से तैयार की गई है। इसे लेखकों ने न तो लिखा है, न इसका समर्थन किया है। तकनीकी सटीकता के लिए मूल पेपर देखें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें
एक चिप में "रेडियो-नियंत्रित मस्तिष्क"
कल्पना कीजिए कि आपके पास लेगो (Lego) का एक विशाल, जटिल किला है। आमतौर पर, यदि आप किले के बीच में एक अकेले ईंट का रंग बदलना चाहते हैं, तो आपको अपनी उंगलियों से अंदर तक पहुँचकर, उस विशिष्ट ईंट को ढूँढना होगा और उसे बदलना होगा। कंप्यूटर चिप्स की दुनिया में, यह एक बहुत बड़ी समस्या है। जैसे-जैसे चिप्स छोटे और अधिक घने होते जा रहे हैं, व्यक्तिगत हिस्सों को बदलने के लिए नन्ही तारों के साथ "अंदर तक पहुँचना" लगभग असंभव होता जा रहा है। यह एक चिमटी का उपयोग करके रेगिस्तान में रेत के एक अकेले कण को ठीक करने की कोशिश करने जैसा है।
यह शोध पत्र एक कंप्यूटर मस्तिष्क (एक न्यूरल नेटवर्क) के "ईंटों" को बिना उन्हें व्यक्तिगत रूप से छुए बदलने का एक तरीका बताता है। इसके बजाय, वे रेडियो तरंगों का उपयोग करते हैं।
रहस्य: "संगीतमय" चुंबकीय ईंटें
वैज्ञानिकों ने मैग्नेटिक टनल जंक्शन (MTJs) नामक विशेष सूक्ष्म घटकों का उपयोग किया। इन्हें सूक्ष्म, माइक्रोस्कोपिक दिशा-सूचक यंत्रों (compass needles) के रूप में समझें। इस विशिष्ट प्रयोग में, ये सुइयाँ केवल उत्तर या दक्षिण की ओर नहीं इशारा कर रही हैं; उनके भीतर एक "भंवर" (vortex) है—जैसे चुंबकत्व का एक छोटा, घूमता हुआ भंवर।
इस कृत्रिम मस्तिष्क में एक संबंध का "भार" (महत्व) इस बात से निर्धारित होता है कि वह छोटा भंवर ऊपर (Up) की ओर घूम रहा है या नीचे (Down) की ओर।
यहाँ जादू का कमाल है: प्रत्येक भंवर एक अलग संगीत के सुर (musical note) के लिए ट्यून किया गया है।
भंवरों को थोड़ा अलग आकार देकर, वैज्ञानिकों ने यह सुनिश्चित किया कि एक भंवर "लो सी" (Low C) पर प्रतिक्रिया दे, दूसरा "हाई जी" (High G) पर, और तीसरा "मिडल ई" (Middle E) पर।
प्रोग्रामिंग: "ऑर्केस्ट्रा कंडक्टर"
चूंकि प्रत्येक घटक का अपना "पसंदीदा सुर" है, इसलिए आपको उन्हें प्रोग्राम करने के लिए दस लाख तारों की आवश्यकता नहीं है। आपको केवल एक "स्पीकर" (स्ट्रिप लाइन) की आवश्यकता है जो रेडियो सिग्नल प्रसारित करे।
कल्पित कीजिए कि 11 अलग-अलग घंटियों से भरा एक कमरा है। यदि आप केवल तीसरी घंटी को बजाना चाहते हैं, तो आपको उसे हथौड़े से मारने के लिए ऊपर जाने की आवश्यकता नहीं है। आप बस उस विशिष्ट स्वर को बजाते हैं जिस पर केवल वही घंटी प्रतिक्रिया देती है। अन्य घंटियाँ ध्वनि सुनती हैं, लेकिन वे शांत रहती हैं।
शोधकर्ताओं ने बिल्कुल यही किया। उन्होंने एक रेडियो फ्रीक्वेंसी (एक विशिष्ट "सुर") प्रसारित की, और केवल वही चुंबकीय भंवर जिसने उस फ्रीक्वेंसी के लिए ट्यूनिंग की थी, अपनी दिशा बदली (ऊपर से नीचे, या इसके विपरीत)। विभिन्न "सुरों" का एक क्रम बजाकर, वे केवल एक एकल रेडियो प्रसारण का उपयोग करके पूरे 11 घटकों को सटीक रूप से प्रोग्राम कर सके।
परिणाम: एक आकार बदलने वाला मस्तिष्क
एक बार जब उन्होंने इन "सुरों" को प्रोग्राम कर दिया, तो चिप गणित कर सकती थी। चिप एक आने वाले रेडियो सिग्नल (इनपुट) को लेती है और, भंवरों के सेट के आधार पर, एक विशिष्ट विद्युत आउटपुट उत्पन्न करती है।
सबसे प्रभावशाली हिस्सा क्या है? वही चिप केवल अपनी "ट्यूनिंग" बदलकर दो पूरी तरह से अलग काम कर सकती है।
- कलाकार: उन्होंने चिप को हस्तलिखित नंबरों (जैसे "0" या "1") को पहचानने के लिए प्रोग्राम किया। यह अविश्वसनीय रूप से सटीक था, जैसे कि एक कुशल सुलेखक (calligrapher)।
- जासूस: फिर, उन्होंने रेडियो पल्स का उपयोग करके चिप को "री-ट्यून" किया, और अचानक, वह अब नंबरों को नहीं देख रहा था। वह ड्रोन के "रेडियो हस्ताक्षरों" को पहचान रहा था ताकि उन्हें पहचाना जा सके। यह एक उच्च-तकनीकी सुरक्षा स्कैनर बन गया।
यह क्यों मायने रखता है?
आज, हमारे AI (जैसे ChatGPT या फेशियल रिकग्निशन) को भारी मात्रा में बिजली की आवश्यकता होती है क्योंकि डेटा को एक "मेमोरी" चिप और एक "सोचने वाली" चिप के बीच आना-जाना पड़ता है। यह एक शेफ के समान है जिसे नमक के एक दाने के लिए भी गोदाम तक दौड़ना पड़ता है।
यह शोध "सोचने" की प्रक्रिया को सीधे "मेमोरी" के भीतर ले जाता है। यह एक कॉम्पैक्ट, स्केलेबल और अविश्वसनीय रूप से लचीला मस्तिष्क बनाता है। क्योंकि आप इसे रेडियो तरंगों के माध्यम से दूर से प्रोग्राम कर सकते हैं, भविष्य में आपके फोन, आपकी कार, या यहाँ तक कि एक ड्रोन में भी छोटे, कम बिजली खपत वाले चिप्स हो सकते हैं जो बिना किसी बड़े अपग्रेड या तारों के जाल के, तुरंत नए कार्यों को "सीख" सकते हैं।
संक्षेप में: उन्होंने एक ऐसा मस्तिष्क बनाया है जो केवल एक अलग गाना सुनकर अपना मन बदल सकता है।
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