Mit der rasanten Entwicklung künstlicher Intelligenz (KI) rückt deren Energieverbrauch immer stärker in den Fokus. Um dieser Herausforderung zu begegnen, steigt die Marktnachfrage nach KI-Geräten mit geringem Stromverbrauch und hoher Rechenleistung kontinuierlich. Ein Forschungsteam des Nationalen Instituts für Materialwissenschaften, der Universität Tokio und der Universität Kobe in Japan hat kürzlich gemeinsam ein neuartiges Ionenspeichergerät entwickelt, das die Rechenlast deutlich reduziert und gleichzeitig eine mit Deep-Learning-Software vergleichbare Rechenleistung erzielt. Die entsprechenden Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift *ACS Nano* veröffentlicht.

Ionenspeichergeräte sind eine Art KI-Gerät, das von den Informationsverarbeitungsmethoden des Gehirns inspiriert ist. Sie zeichnen sich durch geringe Rechenlast und niedrigen Stromverbrauch aus, ihre Rechenleistung war jedoch bisher im Allgemeinen geringer als die von Software. Das Forschungsteam entwickelte ein neuartiges Ionenspeichergerät durch die Kombination von Graphen, das eine hohe Elektronenmobilität und bipolare Eigenschaften aufweist, mit Ionengelen. Ionen und Elektronen in dem Bauelement interagieren auf komplexe Weise und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Dadurch kann es auf Eingangssignale mit einem sehr breiten Spektrum an Zeitkonstanten reagieren.

Dieses Design ermöglicht dem physikalischen Reservoirbauelement einen Durchbruch in der Rechenleistung. Untersuchungen zeigen, dass es nicht nur eine mit Deep-Learning-Software vergleichbare Rechengenauigkeit erreicht, sondern auch die Rechenlast erfolgreich auf etwa ein Prozent des ursprünglichen Niveaus reduziert. Dieser Fortschritt eröffnet eine neue Richtung für die Entwicklung energieeffizienter Hardware für künstliche Intelligenz (KI).

Weitere Informationen: Autoren: Daiki Nishioka et al., Titel: „Ultra-wideband response of ion-gated reservoirs reduces computational load by two orders of magnitude“, veröffentlicht in: ACS Nano (2025). Zeitschrifteninformationen: ACS Nano