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Das Klimaschutzprogramm hat bisher rund 500.000 Tonnen CO2 kompensiert.
Drei lanciert 3G-Zutrittssystem 06. 12. 2021
Zutritts-Check vereinfacht Kontrolle des 3G-Status durch Arbeitgeber.
Florierender Markt für Access-as-a-Service-Cyberkriminalität 03. 12. 2021
Studie von Trend Micro: Der Cybercrime-Markt professionalisiert sich zusehends.
Positive Perspektiven 02. 12. 2021
Die rund 120 Teilnehmer zeigten sich auf dem Partnerevent 2021 von Cloud-ERP-Pionier myfactory guter Dinge.
Magenta kürte die innovativsten IoT-Lösungen 01. 12. 2021
Magenta IoT-Challenge honoriert nützliche und technisch reife Lösungen mit Markt- und Entwicklungspotential.
Veränderte Prioritäten in Zeiten einer Pandemie 30. 11. 2021
BARC veröffentlicht zweite Covid-Studie über die Auswirkungen der Krise auf Data & Analytics in Unternehmen.
"KI wird alternativlos werden" 29. 11. 2021
In der KI-gestützten Arbeitswelt der Zukunft steht der Mensch im Zentrum, prognostiziert die Kundenkonferenz.
UNO-148 Industrie PC für DIN-Rail Montage 24. 11. 2021
Robuster und leistungsstarker Industrie-PC (IPC) Automation Computer mit Intel Core i-Prozessor der 11. Generation.
Crate.io kündigt CrateOM an 23. 11. 2021
Die intelligente Lösung digitalisiert und optimiert Betriebsprozesse.
Arctic Wolf eröffnet Security Operations Center in Frankfurt 18. 11. 2021
Das IT-Security-Unternehmen baut seine Aktivitäten in der DACH-Region aus.
Neue Datacenter-Regionen 16. 11. 2021
hosttech erweitert sein virtual Datacenter mit neuen Serverstandorten in Wien und Appenzell.
SAP vergibt Quality Awards 2021 15. 11. 2021
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MP2 IT-Solutions baut IT-Kompetenz für den Gesundheitsbereich aus 12. 11. 2021
Der IT-Experte gründete kürzlich das Competence Center Digital Healthcare.
3G am Arbeitsplatz digital kontrollieren. 11. 11. 2021
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Nachhaltigkeit im Fokus 10. 11. 2021
SAP „Responsible Design and Production“ erleichtert den Umstieg auf Kreislaufwirtschaft.
Omega stellt sich neu auf 09. 11. 2021
Neuaufstellung der Vertriebskanäle bringt Änderungen im Top-Management.
Drei und SPL Tele bauen österreichweites LoRaWAN-Netz 08. 11. 2021
Die IoT-Technologie sorgt für die autonome Übertragung geringster Datenmengen, geringe Kosten und hohe Reichweiten.
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BellEquip nimmt die innovativen Sensortechnologien von nke WATTECO ins Programm.
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TU Graz

Neuer Lernalgorithmus soll Einsatzmöglichkeiten von AI ausweiten

Die Lernmethode e-prop bildet die Grundlage für drastisch energieeffizientere Hardware-Implementierungen von Artificial Intelligence.

Foto: Lunghammer/TU Graz Die beiden TU Graz-Informatiker Robert Legenstein und Wolfgang Maass (v.l.) arbeiten an energieeffizienten AI-Systemen Der hohe Energieverbrauch beim Lernen von künstlichen neuronalen Netzwerken ist eine der größten Hürden für den breiten Einsatz von Artificial Intelligence (AI), vor allem bei mobilen Anwendungen. Ein Ansatz, um dieses Problem zu lösen ist, von Erkenntnissen über das menschliche Gehirn zu lernen: Dieses hat zwar die Rechenleistung eines Supercomputers, braucht mit 20 Watt aber nur ein Millionstel von dessen Energie. Verantwortlich dafür ist unter anderem die effiziente Informationsweitergabe zwischen den Neuronen im Gehirn: Diese senden dazu kurze, elektrische Impulse (Spikes) an andere Neuronen – um Energie zu sparen aber nur so oft, wie unbedingt notwendig.

Ereignisbasierte Informationsverarbeitung

Diese Funktionsweise hat sich eine Arbeitsgruppe rund um die beiden TU Graz-Informatiker Wolfgang Maass und Robert Legenstein bei der Entwicklung des neuen maschinellen Lernalgorithmus e-prop (kurz für e-propagation) zu eigen gemacht: Die Forschenden des Instituts für Grundlagen der Informationsverarbeitung, die auch Teil des europäischen Leuchtturmprojekts Human Brain Project sind, nutzen in ihrem Modell Spikes zur Kommunikation zwischen Neuronen in einem künstlichen neuronalen Netz. Die Spikes werden nur dann aktiv, wenn sie für die Informationsverarbeitung im Netzwerk gebraucht werden. Das Lernen ist für solche wenig aktiven Netzwerke eine besondere Herausforderung, da es längere Beobachtungen braucht um zu ermitteln, welche Neuronenverbindungen die Netzwerkleistung verbessern.

Bisherige Methoden erzielten zu geringe Lernerfolge oder erforderten enormen Speicherplatz. e-prop löst nun dieses Problem mittels einer vom Gehirn abgeschauten dezentralen Methode, bei der jedes Neuron in einer sogenannten e-trace (eligibility trace; dt. Ereignisspur) dokumentiert, wann seine Verbindungen benutzt wurden. Die Methode ist ähnlich leistungsfähig wie die besten und aufwändigsten bekannten anderen Lernmethoden. Details dazu wurden nun im wissenschaftlichen Journal Nature Communications publiziert.

Online statt offline

Bei vielen der derzeit eingesetzten Maschine-Learning-Techniken werden alle Netzwerkaktivitäten zentral und offline gespeichert, um alle paar Schritte nachvollziehen zu können, wie die Verbindungen während der Berechnungen benutzt wurden. Dies erfordert aber einen ständigen Datentransfer zwischen dem Speicher und den Prozessoren, eine der Hauptursachen für den zu großen Energie-Verbrauch gegenwärtiger AI-Implementationen. e-prop hingegen funktioniert vollkommen online, und erfordert auch im realen Betrieb keinen separaten Speicher – das Lernen wird dadurch viel energieeffizienter.

Triebfeder für neuromorphe Hardware

Maass und Legenstein hoffen, dass e-prop die Entwicklung einer neuen Generation von mobilen lernfähigen Rechensystemen vorantreibt, die nicht mehr programmiert werden müssen, sondern nach dem Vorbild des menschlichen Gehirns lernen und sich dadurch an laufend neue Anforderungen anpassen. Das Ziel ist es, diese Rechensysteme nicht mehr energieintensiv ausschließlich über eine Cloud lernen zu lassen, sondern den größeren Teil der Lernfähigkeit effizient in mobile Hardware-Komponenten einzubauen und dadurch Energie zu sparen.

Erste Schritte, e-prop in die Anwendung zu bringen, wurden bereits gemacht: So arbeitet das Team der TU Graz gemeinsam mit der Advanced Processor Technologies Research Group (APT) der Universität Manchester im Human Brain Projekt daran e-prop in das dort entwickelte neuromorphe SpiNNaker-System einzubauen. Gleichzeitig arbeitet die TU Graz mit Forschenden des Halbleiterherstellers Intel daran, den Algorithmus in die nächsten Version von Intels neuromorphen Chip Loihi zu integrieren.

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