A Nature Communications egy nyílt hozzáférésű folyóirat, amely magas színvonalú kutatásokat tesz közzé a biológiai, fizikai, kémiai és földtudományok minden területén. Ebben jelent meg Csaba György és Pap Ádám publikációja is.

Hogyan jött a felkérés a publikálásra?

A Nature Communications – csakúgy, mint a legtöbb tudományos folyóirat – nem meghívásos alapon működik. A kutatók jelentősnek vélt eredményeiket beküldik a folyóirathoz, amely egy angolul peer review-nak nevezett folyamaton megy keresztül: a lap szerkesztői és az általuk felkért független, szakmabeli bírálók ítélik meg, hogy a cikk érdemes-e a publikálásra. Cikkünknek ezen a rostán sikerült keresztülmennie.

Azért is büszkék vagyunk a cikk megjelenésére, mert ez egy elméleti, szimulációs munka. Színvonalas folyóiratban és ezeken a tudományterületeken ma már igen nehéz kísérleti igazolás nélküli munkát megjelentetni, csak a valóban jelentősnek és aktuálisnak ítélt eredményeket publikálják.

Közérthető formában miről szól a cikkükben bemutatott téma?

A mesterséges intelligencia (MI) a modern informatika egyik legfontosabb, leggyorsabban fejlődő területe: már most kulcsszerepe van a kép és  a beszéd felismerésében, és sok jövőbeli technológia alapjául szolgál az önvezető autóktól, drónoktól az okosotthonokig. Jelentős képességeik ellenére az MI-algoritmusok mind egy problémától szenvednek: nagyon nagy a számításigényük, és a legtöbb feladatot szerverparkok oldják meg, óriási energiafogyasztás mellett.

Ennek nem kell feltétlenül így lennie: a Nature Communicationsben publikált munkánkban azt mutatjuk meg, hogy mágneses anyagból épített, mikrométer méretű, minimális energiafogyasztású mikrochip segítségével is meg lehet oldani MI-feladatokat. Az általunk tervezett eszköz a spinhullámok fizikáját használja neuromorf számítások végzésére. A spinhullámok mágneses anyagokban terjedő kis hullámhosszú, nagy frekvenciájú rezgések, melyek komplex interferenciamintázatokat képesek létrehozni. Ezek a mintázatok végzik el az adatfeldolgozást, a mágneses filmben terjedő rezgések kiolvasása adja a választ a számítási feladatra. Nincs szükség áramkörökre, memóriára, programok betöltésére: a mágneses film végzi el a neurális háló minden feladatát.

A munka további érdekessége, hogy magának az MI-mikrochipnek a tervezéséhez is MI-algoritmust használtunk fel: a mágneses mikrochip belső szerkezetét egy olyan MI tervezi meg, ami a mágnességtan fizikája és a feladat ismeretében megtervezi a chip geometriáját úgy, hogy az a megfelelő interferenciamintázatot hozza létre. Így a cikk egy új módszert is mutat nanoeszközök gépi tervezésére, reményeink szerint ez a nanoelektronika más területein is használható lesz.

Honnan jött az ötlet? Miért éppen ezt a kutatási irányt választották?

A tágabb tématerülettel, újszerű, nem digitális számítóeszközökkel és magnetoelektronikával igen régóta foglalkozom: már doktori munkám is ezen a területen született (doktori témavezetőm, Wolfgang Porod professzor a is a cikk társszerzője), és Papp Ádám kollégám is ezen a tématerületen szerezte doktori fokozatát.

A szűkebb témára (gépi tanulás, nano-számítóeszközök tervezése) egy két évvel ezelőtti pályázat írása során merült fel az ötlet.  Kutatásunkat a DARPA (Defense Advances Research Projects Agency), az Egyesült Államok Védelmi Minisztériumának kutatóintézete finanszírozza, ez egyébként a világ egyik legtekintélyesebb, legsikeresebb kutatásfinanszírozó szervezete.

A PPKE ITK-n sokak által kutatott téma a mesterségesintelligencia-algoritmusok használata, természetesnek is tűnt ezt az ötletet ötvözni a fizikai, magnetoelektronikai kutatásokkal, ami nekem és Papp Ádám kollegámnak szűkebb szakterületünk.

Milyen a Pázmányon kutatóként dolgozni, mi mindenre kap lehetőséget itt, és hogyan tudja ezeket saját személyes útja, fejlődése során alkalmazni?

Nekem az ITK az első hazai munkahelyem, és a feleségem is az egyetemen tanít, így igazi pázmányos család vagyunk. Az ITK egy nagyon baráti légkörű, sokszínű kar, változatos kutatási témákkal. Mindenkinek az ajtaja mindig nyitva áll, és mindenki szívén viseli a kar és a diákok sorsát, céljait. Kutatásaim többsége nemzetközi együttműködésben zajlik, ezek fenntartásához, továbbépítéséhez minden segítséget megkaptam, csakúgy, mint a laborunk felépítéséhez. A kar segít, és emellett maximális függetlenséget biztosít a kutatásban és az oktatásban is.

Készítette: PPKE Kommunikáció/Szabó Fruzsina
Fotók: Csaba György