Algemeen nieuws

< VorigeAfbeelding 1 van 1Volgende >

Bron: Shutterstock.

Met het nieuwe project BayesBrain wil TU/e 's werelds eerste computer bouwen die hersencellen en silicium microchips combineert.

Het brein is niet alleen het meest intelligente computersysteem ooit, het is ook zeer energie-efficiënt. Het gebruikt vele malen minder energie dan traditionele computers, wat het aantrekkelijk maakt voor toekomstige duurzame computerhardware. TU/e-onderzoekers, onder leiding van Regina Luttge en Bert de Vries, herkennen het revolutionaire potentieel van een hybride computer die uit hersencellen en silicium microchips bestaat. Een dergelijke computer kan een belangrijke bijdrage leveren aan onder meer de ontwikkeling van zeer zuinige draagbare devices, Internet of Things-apparaten, en geavanceerde controlesystemen voor AI-technologieën.

Luttge's richt zich op het kweken van hersencellen in zogenaamde Brain-on-Chip apparaten, terwijl De Vries zich bezighoudt met computationele neurowetenschappen, signaalverwerking en machine learning.Toch heeft het tweetal de handen ineengeslagen voor een TU/e-project dat veel risico's met zich meebrengt en het ambitieuze doel heeft 's werelds eerste Brain-on-Chip AI-computer te bouwen, die problemen in real-time en op een energiezuinige manier kan oplossen.
Met andere woorden: de onderzoekers willen een apparaat bouwen waarin hersencellen samenwerken met een op silicium gebaseerde computer, om in de toekomst bij te dragen aan bijvoorbeeld zeer zuinige draagbare devices, Internet of Things-apparaten, en geavanceerde controlesystemen met AI-technologie. De naam van het project: BayesBrain.

BayesBrain?
"Het Bayes-gedeelte van de projectnaam komt van de Engelse achttiende-eeuwse statisticus Thomas Bayes", legt De Vries uit. "En het toeval wil dat de man op het schilderij in mijn kantoor Thomas Bayes is, met boven hem de vergelijking die bekend staat als de stelling van Bayes."

Bayes' stelling berekent de waarschijnlijkheid dat een gebeurtenis plaatsvindt op basis van de waarschijnlijkheden die aan een andere gebeurtenis verbonden zijn. Bayes werk en naam zijn vervolgens gebruikt in Bayesian machine learning, een vakgebied waar De Vries zich al een aantal jaren mee bezighoudt.

Het ‘Brain'-gedeelte van de projectnaam komt van het menselijk brein. Maar waarom willen de onderzoekers een AI-computer maken met hersencellen die samenwerken met microprocessoren op basis van silicium?

"De onontkoombare waarheid is dat onze moderne computers te veel stroom verbruiken. Hersencellen verbruiken vele malen minder stroom", legt Luttge uit. "En nu onze computerbehoeften toenemen, hebben we behoefte aan duurzamere computers. Het bestuderen van hersencellen in deze context biedt een potentiële oplossing."

Energieverbruik
Het combineren van een computer op siliciumbasis met hersencellen in BayesBrain is zeker geen publiciteitsstunt. Als deze aanpak kan worden opgeschaald, kan dat verstrekkende gevolgen hebben voor machine learning in de toekomst.

"Op dit moment brengt de training van sommige kunstmatige neurale netwerken door DeepMind en Google enorme kosten met zich mee, in geld en energie. De hersenen verbruiken vele malen minder energie om te functioneren, dit lage energieverbruik is niet te bereiken met de huidige computers. Om dit te realiseren, hebben we een paradigmawisseling nodig. Hybride computergebruik met hersencellen zou het antwoord kunnen zijn", zegt De Vries.

In een reactief systeem zoals de hersenen besteden cellen nooit energie aan het doorgeven van berichten aan andere hersencellen, tenzij dit de nauwkeurigheid van de rekentaak verbetert. In een conventionele algoritmische aanpak van het rekenwerk daarentegen worden boodschappen hoe dan ook doorgegeven, zelfs wanneer zij de nauwkeurigheid van het resultaat niet verbeteren. Dit beïnvloedt de energie-efficiëntie dramatisch. 

Balancerende slingers
BayesBrain wil iets doen wat klinkt als science fiction. Naast Luttge en De Vries bestaat het BayesBrain-team uit TU/e-onderzoekers Burcu Cumuscu-Sefunc (Biomedical Engineering) en Wouter Kouw (Electrical Engineering), en Robert Peharz (Graz University of Technology, voorheen TU/e). Wat is het team van plan te gaan doen?

Aan de hersenkant van het microfluïdische Brain-on-Chip-apparaat zullen ongeveer 1.000 hersencellen worden geplaatst. Daar zullen de cellen kleine neurale circuits vormen dankzij een gecompartimenteerd microfluïdisch systeem. Om de cellen in leven te houden, zullen ze worden voorzien van water, voedingsstoffen en een incubatie-omgeving (temperatuur, atmosfeer, enz.) die ze nodig hebben om langere tijd gezond te blijven.

"De cellen zouden na ongeveer drie weken voldoende uitgerijpte neurale netwerken moeten vormen. Zodra de kleine neurale netwerken zich vormen en hervormen (een fenomeen dat neurale plasticiteit wordt genoemd), zullen de hersencellen klaar zijn om te 'praten' met de silicium-computer", zegt Luttge.

Voor het Bayesiaanse gedeelte zal het team gebruik maken van een computer op siliciumbasis die problemen op basis van Bayesiaanse gevolgtrekkingen oplost. De onderzoekers zullen het project starten met dit zuiver op silicium gebaseerde apparaat.

"We beginnen met een 100% silicium-gebaseerde Bayesiaanse computer en gebruiken die om een eenvoudige real-time regeltaak op te lossen, zoals het omgekeerde slingerprobleem", zegt De Vries.

Het omgekeerde slingerprobleem zal dienen als het validatieprobleem voor de apparaten die die onderdeel uitmaken van BayesBrain. Het komt overeen met het balanceren van een stok op een bewegend platform, en is een klassiek probleem dat wordt gebruikt bij reinforcement learning, een trainingsmethode voor machine learning waarbij gunstige uitkomsten worden beloond en ongunstige worden bestraft.

"Dit probleem is niet nieuw, en we weten dat het kan worden opgelost met een computer op siliciumbasis", merkt Luttge op. "Maar als we dit probleem kunnen oplossen met een systeem dat bestaat uit een op silicium gebaseerde microchip en een Brain-on-Chip-apparaat dat echte hersencellen bevat, dan zal dat buitengewoon zijn! Dat komt omdat dit probleem nog nooit is opgelost met een computer die bestaat uit hersencellen en microchips!"

Het probleem van de interface
De onderzoekers hebben een duidelijk plan om het validatieprobleem - het eerder genoemde omgekeerde slingerprobleem - op te lossen met behulp van het hybride computerapparaat.
"Zodra de siliciumkant van het apparaat de omgekeerde slinger in evenwicht houdt, beginnen we met het overbrengen van een deel van de rekenbelasting van de siliciumkant naar de hersencellenkant van het apparaat", zegt De Vries. "We beginnen eerst met een klein deel van de belasting te vervangen, en vervangen langzaam steeds meer van het siliciumgedeelte door hersencellen."

Deze benadering is afhankelijk van de ontwikkeling van een interface die de hersencellen in staat stelt met de siliciumcomputer te praten, en vice versa.
"De communicatie-interface is misschien wel het grootste probleem dat in dit project moet worden opgelost. Zonder deze interface kunnen de hersencellen de rekenlast niet verdelen", voegt Luttge toe.

In feite moet het onderzoeksteam een apparaat maken waarmee de ene kant de andere kant kan "hacken". Bert de Vries: "Het is een samenwerking tussen twee actoren die elkaar hacken. En wij zijn de facilitators voor dit hacken."

Een eerste stap
Hoewel het team de hybride computer alleen zal gebruiken om een omgekeerde slinger in het project te besturen, zijn er tal van praktijksituaties waarin dit hybride apparaat zou kunnen worden gebruikt.
Denk aan de luchtverkeersleiding op een luchthaven waar tientallen vliegtuigen tegelijk kunnen naderen en vertrekken. Of het leiden van meerdere schepen als ze een drukke haven naderen.

"Het belangrijkste is dat dit een nieuwe start is met potentieel voor revolutionaire veranderingen. We zijn van plan om het meest intelligente systeem ooit - de hersenen - te gebruiken als component in wat 's werelds meest energie-efficiënte computerapparaat zou kunnen zijn", zegt De Vries.

"Ik moet toegeven dat ik opgewonden ben om te beginnen, door de mogelijkheden ervan", voegt Luttge eraan toe.

Afdrukken | Mail door

Meer algemeen nieuws

> PGS-richtlijn voor opslag ...
> TU Delft's Control Room of...
Toon volledig overzicht

Column / Opinie

Software-boycot?

Kerncentrales, Covid-19, Semiconductors en Robotisering

Hoe een Thaise wrap naar elektronica leidt

Toon alle columns / opinies

Energietechniek

Lees hier nieuws rond het thema Energietechniek.

Advertorial

VanLien/ABB Noodverlichting wijst de weg
Test je kennis & win een slipcursus!
Het doel van noodverlichting is eenvoudig: zorgen voor een veilige uitweg. Hoe regel je dat? Wat weet jij over noodverlichting? Test je kennis in de WegWijsQuiz van VanLien/ABB Noodverlichting. Je maakt dan kans op een slipcursus op Circuit Zandvoort. Naar de Quiz! >>

Sponsored content

  
Nauwkeurige en ergonomische schroevendraaiers van WERA
Service- en onderhoudsbenodigdheden van de serie Kraftform Micro. Lees meer >>

advertorial

Sinds 1999 waarborgt ICAPE Group de toelevering van printen en op maat gemaakte technische onderdelen voor grote spelers in de globale elektronica-industrie. Met bijna 3000 actieve klanten ontwikkelt het Franse bedrijf zich tot een van de gevestigde wereldleiders in zijn sector.

Vacatures

ASML - Veldhoven
Management Assistant
Does assisting top managers in a dynamic, high demanding, international environment energize you? Then ASML is what you are looking for! Every day you use technology that contains microchips. From smartphones and laptops, to washing machines, credit cards and cars. ASML is the world leader of advanced technology systems for the semiconductor industry. Due to our growth we are continuously searching for new talent. We like to welcome pro-active team players and strong communicators who can deliver high quality services to our Management Support Organization (MSO). You will be part of a creative, dynamic work environment with encouraging management assistants. We have multiple opportunities for junior, mid-level and senior candidates.
Read more >>
Application form >>

Hertek B.V. - Weert
Teamleider Service (50% Weert - 50% landelijk)
Ben jij op zoek naar een zeer afwisselende en interessante teamleiders functie?
Wil je naast het aansturen van je service en planning medewerkers vanuit kantoor, ook een aantal dagen per week op pad naar je medewerkers in de buitendienst? Kwaliteit, veiligheid en welzijn voor onze medewerkers staat hoog in het vaandel. Wil je graag werken bij een bedrijf dat verbetervoorstellen en initiatieven van hun medewerkers waardeert?
Dan is deze baan bij de Hertek Groep wellicht iets voor jou. Lees meer >>

AE Sensors - Dordrecht
Sales engineer
AE Sensors BV is een groothandel die ook totaaloplossingen levert en ontwikkelt. Wij zoeken een techneut die met passie voor elektronica en sensoren graag problemen oplost en uitdagingen zoekt. Daarnaast is flexibiliteit een absolute pré. Het kan zijn dat je op het ene moment op een offshore platform, een zeegaand schip of een kraan in de Rotterdamse haven staat, maar een paar uur later in de clean room van een chip machine fabrikant.
Lees meer >>

Vandentempel Service - Hattem
Kalibratietechnicus
Binnen een team van technisch specialisten ga je diverse test- en meetapparatuur kalibreren. Je maakt hierbij gebruik van moderne hoogwaardige Fluke kalibratoren in combinatie met MET/CAL kalibratie management software. Of het nu gaat om eenvoudige laagspanningstesters of complexe meetapparatuur voor midden- of hoogspanningstoepassingen; bij Vandentempel kun je jouw technische hart ophalen en jezelf blijven ontwikkelen. Lees meer >>

lees e-totaal digitaal

Lees hier de meest recente editie van e-totaal magazine!
U scrollt eenvoudig door de verschillende artikelen en via de actieve hyperlinks komt u direct in contact met de verschillende leveranciers en adverteerders.

Veel leesplezier!

Wilt u de papieren editie gratis ontvangen, vul dan uw gegevens in via het contact formulier .

Bedrijf in beeld

ICAPE Group ; Expert services supplier of customized PCBs and technical parts.

AVE Added Value Electronics

Bent u voldoende vertrouwd met PCB-ontwerp?

Advertorials

RS Components Nederland:
De rol van sensoren in IIoT - Sensoren zijn een sleuteltechnologie geworden. Lees in deze gratis whitepaper alles over de cruciale rol van slimme sensoren in het Industrial Internet of Things en lees meer over IIoT op de themapagina van RS Components.

Transfer Multisort Elektronik:
Hoe meet ik stroomverbruik - kom te weten hoe u zelf uw stroomverbruik thuis kunt meten!

RS Components Nederland:
Tussen leverancier en klant
RS Components is meer dan een webshop

Transfer Multisort Elektronik:
DC-spanningsomvormer - welke te kiezen?

Binder Nederland B.V.:
M16-connectoren
De perfecte oplossing voor toepassingen die veel contacten vereisen

Acal BFi:
5G voor uw project?
5G is er, maar wanneer kunnen we echt beginnen?

Transfer Multisort Elektronik:
Optische kabel - alles wat u moet weten

RS Components Nederland:
Als de winkel om de hoek
RS Components neemt veel werk uit handen

Transfer Multisort Elektronik:
Leds voor sterilisatie met UV-C-licht

Nieuwsbrief

Ontvang wekelijks het laatste nieuws uit uw vakgebied. Meld u hier aan voor de gratis nieuwsbrief. U wordt dan ook op de hoogte gehouden van het verschijnen van de nieuwe
e-zines.

Volg e-totaal

Agenda

Klik hier voor de complete agenda.