Neuromorphic chip (perangkat keras) untuk menunjang kinerja Artificial Intelligence (perangkat lunak)

Brain Inspired mimicking device

Well, tulisan kali ini sangat berkaitan erat dengan penelitian yang saya lakukan di Kyushu Insitute of Technology. Penelitian ini pula yang membawa saya magang di salah satu kampus di Belanda yaitu University of Twente sehingga memperoleh penghargaan pada salah satu konferensi internasional yang diadakan di kota Sendai – Jepang pada bulan Oktober 2018. Dan tentunya topik ini menjadi salah satu syarat mendapatkan gelar doktor. Topik penelitian ini merupakan topik interdisipliner yang mengharuskan kita mempelajari berbagai disiplin ilmu pengetahuan seperti biologi, psikologi, fisika, kimia, matematika, dan kelistrikan.

Apa itu Neuromorphic chip?

Istilah neuromorphic pada mulanya dicetuskan oleh C. Mead dalam jurnal prosiding IEEE pada tahun 1990. Neuromorphic berasal dari bahasa inggris yang terdiri dari 2 kata, “neuron” dan “morphic”. Neuron adalah sel yang membawa impuls listrik dan merupakan bagian terkecil dari sistem saraf (nervous system). Adapun kata morphic didefinisikan sebagai bentuk tertentu (specific shape or form). Jadi neuromorphic dapat diartikan sebagai bentuk yang fungsinya menyerupai neuron dalam otak. Kalau neuromorphic chip, berarti chip atau integrated circuit (IC) yang memiliki kemampuan atau fungsi menyerupai neuron yang merupakan komponen terkecil dari sistem syaraf yang berpusat di otak.

Intel Lohi
Lohi chip (sumber: intel)

Apa itu artificial intelligence?

AI adalah ilmu pengetahuan (science) yang dapat membuat sesuatu menjadi pintar/cerdas [J. Mayes, Machine Learning 101 (2017)]. Atau dapat pula disebut sebagai kecerdasan manusia yang ditunjukkan oleh mesin. Maknanya adalah mesin (komputer) yang mampu bekerja layaknya otak manusia bekerja. Mungkin ada yang Emangnya otak manusia seperti apa kerjanya?

Otak manusia selain mampu mengingat, juga mampu mengenali bentuk dengan mudah (persepsi), menghitung operasi hitung dengan berbagai ragam cara dan metode, dll. Berbeda dengan komputer. Komputer saat ini mungkin mampu mengingat dengan adanya hard disk dan RAM, tetapi apakah teknologi komputer mampu mengenali bentuk-bentuk tertentu seperti wajah manusia atau suara dan mampu mengambil tindakan dari input tersebut? Belum tentu. Walaupun teknologi seperti itu pada beberapa negara sudah ada, tapi belumlah banyak, terutama di Indonesia. Nah, di sanalah salah satu tujuan dari AI ini, yaitu membuat sebuah mesin yang mampu bekerja layaknya otak manusia bekerja. Cakupan bidang ini cukup luas dan berubah seiring waktu. Untuk lebih jelasnya silahkan baca-baca slide ringan dari Jason Mayes yang berjudul “Machine Learning 101“.

Perkembangan saat ini dan prediksi masa depan

Dunia AI saat ini masih menggunakan komputer konvensional (von Neumann). Masalah yang muncul dari implementasi AI pada komputer konvensional adalah kebutuhan daya yang cukup besar. Salah satu contohnya adalah bagaimana game AlphaGo Zero yang dilatih dengan menggunakan 64 VGA dan 19 CPU [Silver, D. et al. “Mastering the game of Go without human knowledge”. Nature 550, 354 (2017)]. Untuk mengatasinya, maka perlu memodifikasi komputer konvensional tersebut. Salah satu ide yang sedang dikembangkan saat ini adalah mengembangkan perangkat keras (hardware) yang dapat bekerja seperti otak manusia (neuromorphic engineering). Hardware ini nantinya dapat menurunkan konsumsi daya dengan performa yang jauh lebih efektif.

Kenapa meniru otak manusia? Karena struktur dan cara kerja otak manusia dalam mengolah data merupakan yang terbaik dan ter-efisien di alam semesta. Otak manusia memiliki kapasitas memori s.d 2.5 petabytes (sekitar 1 juta GB) dan hanya membutuhkan daya sebesar kurang lebih 30 watt saja atau setara dengan daya lampu bohlam di rumah dan dengan jumlah neuron sebanyak 100 miliar neuron. Bandingkan dengan supercomputer (Summit) yang membutuhkan daya sebesar 13 megawatt (13 juta watt). Di samping itu, otak mampu memproses data dari banyak input sehingga dapat menyelesaikan persoalan yang sangat kompleks.

Seiring dengan waktu, perkembangan neuromorphic chip ini dapat dilihat di beberapa jurnal ilmiah berikut ini:

Dan perkembangan terakhir (berita per Juli 2019) dari dunia neuromorphic engineering adalah telah sampai pada pembuatan chip dengan 8 juta neuron dan akan mencapai 100 juta pada tahun 2020. Sudah sampai sana pun ternyata masih memunculkan masalah, yaitu bagaimana membuat algoritma AI dapat bekerja optimal pada chip tersebut. Berikut bagaimana Loihi chip bekerja.

Dan sepertinya 10 – 20 tahun ke depan akan terjadi perubahan yang cukup signifikan dalam dunia komputasi, robotik, dan berbagai aspek kehidupan seperti dalam dunia kedokteran khususnya diagnosa penyakit dan lain-lain. Robot-robot yang saat ini telah beroperasi masih mengimplementasikan AI pada perangkat keras konvensional. Bayangkan manakala algoritma AI yang dapat mengoptimalkan neuromorphic chip dengan jutaan artificial neuron tadi didapatkan lalu diimplementasikan pada dunia robotik. Dan tentunya, perkembangan tersebut akan memicu problematika sosial seperti tenaga kerja, terutama di negara berkembang seperti Indonesia. Karena penggunaan robot-robot tersebut dapat menekan biaya operasional sebuah industri. Trus gimana dong harusnya? apakah perlu dilarang? Sebenarnya tidak perlu dilarang. Kunci penyelesaian permasalahan ini ada pada pemangku kebijakan di Indonesia. Apakah mereka membaca perkembangan ini dan mencoba mencari solusi jangka panjang untuk kemaslahatan bangsa, atau justru sebaliknya menggunakan kekuatan yang mereka miliki untuk kepentingan segelintir orang atau bahkan hanya untuk diri dan keluarganya.

Penutup & Renungan

Alhamdulillah senang rasanya dalam 3 tahun terakhir mempelajari otak manusia dari berbagai aspek: biologi, psikologi, kimia, dan tentunya kelistrikan di dalamnya serta membuat nanoparticles mampu bekerja layaknya synapse dalam otak. Dan dari sinilah saya memahami bahwa otak manusia memang luar biasa. Bahkan mampu menginspirasi otak manusia lainnya untuk membuat yang serupa dengannya. Tidak hanya menginspirasi, tapi juga membuat otak lain yang mempelajarinya pusing. 😀 Dan di atas itu semua, muncul sebuah tanya, siapa pencipta otak itu? Rasanya tidak mungkin otak itu tercipta dengan sendirinya. Pasti ada yang menciptakan. Jika seandainya kita berjumpa dengan pembuat robot, mungkin saat itu kita akan berswa-foto (selfie) dengannya dan meminta tanda tangannya. Bagaimana jika kita bertemu dengan pencipta otak manusia? Apa yang akan kita lakukan? Selfie kah? minta tanda tangan kah?

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s