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Gesicherte smarte Zukunft Ferroelektrisch zur sparsamen und bahnbrechenden KI

Quelle: Fraunhofer-IPMS 1 min Lesedauer

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Der verstärkte Einsatz von künstlicher Intelligenz zehrt an der Leistungsfähigkeit von Computersystemen. Für Entspannung könnten ferroelektrische Oxide schaffen ...

Diese Scheibe ist aus einem Material, mit dem im Rahmen eines neuen Projekts daran geforscht wird, KI-Systeme die der Zukunft ehreblich weniger Energiebedarf haben und auch noch flotter rechnen können. Hier erfahren Sie mehr darüber ...(Bild: Changhzo)
Diese Scheibe ist aus einem Material, mit dem im Rahmen eines neuen Projekts daran geforscht wird, KI-Systeme die der Zukunft ehreblich weniger Energiebedarf haben und auch noch flotter rechnen können. Hier erfahren Sie mehr darüber ...
(Bild: Changhzo)

Im Forschungsprojekt „ViTFOX“ arbeiten acht Partner aus Europa und Korea daran, eine, wie betont wird, bahnbrechende Vision-Transformer-Architektur auf der Grundlage von ferroelektrischem Oxid zu entwickeln. Sie soll den Energiebedarf für den Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI) erheblich verringern und auch die Latenzzeit senken. Während üblich Computerarchitekturen oft auf getrennten Speicher- und Verarbeitungseinheiten basieren, was die Einsatzfähigkeit bei großen Datenmengen immer schlechter werden lässt, wie die Experten erklären. Deshalb zielt das Projekt darauf ab, die Datenverarbeitung direkt in den Speicher zu integrieren, was die EU mit 1,5 Millionen Euro zu fördern geruht. So können sogenannte neuromorphe Systeme aufgebaut werden – also solche, die die Arbeitsweise des menschlichen Gehirns imitieren. Dazu braucht es aber spezialisierte Hardware, wie ferroelektrische Geräte, um Berechnungen effizienter auszuführen, damit die Echtzeitverarbeitung und so die raschere Entscheidung erreicht werden. Das Projekt soll auch die führende Position der EU und Koreas im Bereich der mit Silizium kompatiblen, ferroelektrischen Elektronik auf Hafniumbasis (exakter: Hafnium-Zirkonium-Oxid, kurz HZO) zu stärken.

Aus Pionierleistung soll Konkreteres werden

Das Herzstück des Projekts ist, wie oben bereits erwähnt, die Vision-Transformer-Architektur (ViT), die komplexe KI-Berechnungen bei geringerem Energieverbrauch durchführen soll. Vision Transformers sind nämlich eine Art neuronale Netzwerkarchitektur, welche visuelle Daten effektiver verarbeitet als herkömmliche Systeme. Es soll jetzt ein ViT entwickelt werden, der ferroelektrische Oxide nutzt, um eine, wie man anmkert, außergewöhnliche Energieeffizienz von über 50 TOPS/W (TOPT/W = Trillionen Operationen pro Watt bereitgesteltler Leistung) zu erreichen. Denn dieser Schwellenwert ist für KI-gestützte Edge-Anwendungen entscheidend, erklären die beteiligten Forscher vom Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS) aus Dresden. Innerhalb Europas sei dazu bereits viel Pionierarbeit geleistet worden. Das Ganze sei bei koreanischen Forschern auf großes Interesse gestoßen. Das IPMS bringt dazu seine umfassende Expertise zu neuromorphen Systemen und Halbleitertechnologien ein.

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