Seoul (LabNews Media LLC) – Forscher der Sungkyunkwan University (SKKU) in Südkorea haben eine künstliche Synapse entwickelt, die durch die Farbe des eingestrahlten Lichts gesteuert wird und damit eine ausgewogene Lernfähigkeit nachahmt, wie sie im menschlichen Gehirn vorkommt.
Das Team um Professor Sae Byeok Jo und Professor Wooseok Yang nutzte das Halbleitermaterial Silber-Bismut-Sulfid (AgBiS?). Durch gezielte Steuerung der Lichtfarbe kann die Verbindung entweder verstärkt („Erinnern“) oder geschwächt („Vergessen“) werden. Nahinfrarotes Licht löst eine beschleunigte Verstärkung der synaptischen Verbindung aus, während blaues Licht eine rasche Abschwächung bewirkt.
In einer Simulation zur Erkennung handschriftlicher Ziffern zeigte das neue System eine deutlich höhere Stabilität. Während herkömmliche neuronale Netze nach etwa 200 Trainingsrunden an Leistung verloren, blieb die Erkennungsgenauigkeit mit dem lichtgesteuerten System über mehr als 1.000 Runden stabil.
Die Entwicklung zielt darauf ab, energieeffiziente neuromorphe Computersysteme zu ermöglichen, die ähnlich wie das Gehirn Informationen verarbeiten und speichern. Herkömmliche KI-Modelle benötigen sehr viel Energie, da das „Vergessen“ bisher meist softwareseitig simuliert werden muss. Das neue System realisiert diesen Vorgang direkt auf Hardwareebene durch entgegengesetzte Ladungsträgerpfade, die durch unterschiedliche Lichtwellenlängen aktiviert werden.
Professor Jo betonte, dass das Wissen, wie man vergisst, ebenso wichtig sei wie das Wissen, wie man sich erinnert. Die Trennung dieser beiden Funktionen durch die Lichtfarbe ermögliche eine selbstregulierende Lernfähigkeit in KI-Hardware.
Die Technologie könnte künftig in energieeffizienten KI-Beschleunigern, maschinellen Sehsystemen für autonome Fahrzeuge und Roboter sowie in künstlichen Netzhäuten eingesetzt werden. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
