IISC के वैज्ञानिकों की नई उपलब्धि, बेहतर AI के लिए बनाया मस्तिष्क-प्रेरित कंप्यूटिंग प्लेटफॉर्म

भारतीय विज्ञान संस्थान (IISc) के शोधकर्ताओं ने मस्तिष्क से प्रेरित एक एनालॉग कंप्यूटिंग प्लेटफ़ॉर्म विकसित किया है जो आणविक फिल्म के भीतर 16,500 चालकता अवस्थाओं में डेटा संग्रहीत और संसाधित कर सकता है। 11 सितंबर को नेचर जर्नल में प्रकाशित यह प्रगति पारंपरिक डिजिटल कंप्यूटरों से आगे निकल गई है, जो केवल दो अवस्थाओं तक सीमित हैं।

यह प्लेटफ़ॉर्म लैपटॉप और स्मार्टफ़ोन जैसे व्यक्तिगत उपकरणों पर बड़े भाषा मॉडल (LLM) को प्रशिक्षित करने जैसे जटिल AI कार्यों को सक्षम कर सकता है। वर्तमान में, ऊर्जा-कुशल हार्डवेयर की कमी के कारण ये कार्य संसाधन-भारी डेटा केंद्रों तक ही सीमित हैं।

सिलिकॉन इलेक्ट्रॉनिक्स अपनी सीमा के करीब पहुंच रहे हैं, इसलिए सिलिकॉन चिप्स के साथ संगत मस्तिष्क-प्रेरित त्वरक डिजाइन करना जरुरी है। आईआईएससी के सेंटर फॉर नैनो साइंस एंड इंजीनियरिंग (सीईएनएसई) में सहायक प्रोफेसर श्रीतोष गोस्वामी ने बताया, "न्यूरोमॉर्फिक कंप्यूटिंग में एक दशक से अधिक समय से अनसुलझे चुनौतियां हैं।" उन्होंने कहा, "इस खोज के साथ, एक दुर्लभ उपलब्धि, हमने एक लगभग पूर्ण प्रणाली पर कब्जा कर लिया है।"

सटीकता और आणविक गतिकी

अधिकांश AI एल्गोरिदम के पीछे मूलभूत संचालन मैट्रिक्स गुणन है, जो हाई स्कूल गणित में पढ़ाया जाने वाला एक कॉन्सेप्ट है। डिजिटल कंप्यूटर में, ये गणनाएं बहुत अधिक ऊर्जा की खपत करती हैं। IISc टीम द्वारा विकसित प्लेटफ़ॉर्म समय और ऊर्जा दोनों को काफी हद तक कम करता है, जिससे ये गणनाएं तेज़ और आसान हो जाती हैं। प्लेटफ़ॉर्म के केंद्र में आणविक प्रणाली को CeNSE के विजिटिंग प्रोफेसर श्रीब्रत गोस्वामी ने डिज़ाइन किया था।

जैसे-जैसे अणु और आयन किसी भौतिक फिल्म के भीतर गति करते हैं, वे अनगिनत अनूठी मेमोरी अवस्थाएं बनाते हैं। अधिकांश डिजिटल डिवाइस केवल दो अवस्थाओं - उच्च और निम्न चालकता - तक पहुंच सकते हैं, बिना अनंत संख्या में संभव मध्यवर्ती अवस्थाओं तक पहुँचे। सटीक समय पर वोल्टेज पल्स का उपयोग करके, IISc टीम ने कई आणविक आंदोलनों का पता लगाने और प्रत्येक को एक अलग विद्युत संकेत पर मैप करने का एक तरीका खोजा।

चुनौतियां और उपलब्धियां

गोस्वामी ने बताया, "इस परियोजना ने इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग की सटीकता को रसायन विज्ञान की रचनात्मकता के साथ जोड़ा।" इससे टीम को एक अत्यधिक सटीक और कुशल न्यूरोमॉर्फिक त्वरक बनाने में मदद मिली जो मानव मस्तिष्क के समान एक ही स्थान पर डेटा को संग्रहीत और संसाधित कर सकता है। ऐसे त्वरक को उनके प्रदर्शन और ऊर्जा दक्षता को बढ़ाने के लिए सिलिकॉन सर्किट में सहजता से एकीकृत किया जा सकता है।

टीम के सामने मुख्य चुनौती अलग-अलग चालकता अवस्थाओं को चिह्नित करना था, जो मौजूदा उपकरणों का उपयोग करके असंभव साबित हुआ। टीम ने एक कस्टम सर्किट बोर्ड तैयार किया जो एक मिलियन वोल्ट जितनी छोटी वोल्टेज को माप सकता था ताकि इन अलग-अलग अवस्थाओं को उच्च सटीकता के साथ पहचाना जा सके।

सहयोग और भविष्य की संभावनाएं

शोध दल में आईआईएससी के कई छात्र और शोधार्थी शामिल थे। उन्होंने टेक्सास एएंडएम यूनिवर्सिटी के प्रोफेसर स्टेनली विलियम्स और यूनिवर्सिटी ऑफ लिमरिक के प्रोफेसर डेमियन थॉमसन के साथ भी सहयोग किया। शोधकर्ताओं का मानना ​​है कि यह सफलता एआई हार्डवेयर में भारत की सबसे बड़ी छलांगों में से एक हो सकती है।

टीम ने जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप के डेटा से नासा की प्रतिष्ठित "पिलर्स ऑफ क्रिएशन" छवि को केवल एक टेबलटॉप कंप्यूटर का उपयोग करके सफलतापूर्वक पुनः निर्मित किया। यह पारंपरिक प्रणालियों द्वारा आवश्यक समय और ऊर्जा के एक अंश में प्राप्त किया गया था।

सीईएनएसई में प्रोफेसर और सिलिकॉन इलेक्ट्रॉनिक्स के विशेषज्ञ नवकांत भट्ट ने परियोजना में सर्किट और सिस्टम डिजाइन का नेतृत्व किया। गोस्वामी ने बताया, "सबसे दिलचस्प बात यह है कि हमने जटिल भौतिकी और रसायन विज्ञान की समझ को एआई हार्डवेयर के लिए उन्नत तकनीक में कैसे बदल दिया है।"

इलेक्ट्रॉनिक्स और सूचना प्रौद्योगिकी मंत्रालय के सहयोग से, आईआईएससी की टीम अब पूरी तरह से स्वदेशी एकीकृत न्यूरोमॉर्फिक चिप विकसित करने पर ध्यान केंद्रित कर रही है। उन्होंने जोर देकर कहा, "यह सामग्री से लेकर सर्किट और सिस्टम तक पूरी तरह से घरेलू प्रयास है।"