京都大学と京セラは、セラミックデバイスを用いて“熱”をAIの計算資源として活用するリザバーコンピューティング技術の実証に成功したと発表した。

  • 実証に用いられたセラミックデバイス

    リザバーコンピューティング技術の実証に用いられたセラミックデバイス(出所:京セラ)

人々の生活においても身近な存在である熱エネルギーは、衣食住のあらゆる場面で活用されている。特に、日本のような資源が限られた国では、“熱エネルギーをいかに有効活用するか”が重要な課題だとされている。

一方で、生成AIの普及・発展が急速に進む近年では、AIの学習や推論を担うデータセンタの消費電力が急増しており、社会課題として顕在化している。

そうした中で今回、京大 工学研究科の廣谷准教授が率いる研究チームと京セラは、これまで廃棄されてきた排熱をAIの計算資源に変換し利活用するという新発想の下、熱そのものを使って情報処理を行う技術の開発に着手。「サーマルリザバーコンピューティング(TRC)」と名付けられたこの技術は、熱の拡散をそのまま時系列データとして利用するもので、従来は無駄になっていた熱そのものをAIの計算資源に変える技術の確立、さらには省エネルギー社会の実現を目指すとする。

また両者は、このTRC技術を活用することで、さまざまなモノの状態判定を現場で素早く行うことが期待できるだけでなく、このTRC技術を搭載したエッジAI処理によってデータ量を10分の1～100分の1にまで削減できれば、通信に必要な電力やデータ転送の遅延を大幅に抑えることも可能だという。

なお今般の技術開発では、京大が熱伝導シミュレーション(有限要素解析)とリザバーコンピューティングの性能を予測を行うとともに、セラミックデバイスを用いたTRCの基本設計を担当。一方の京セラは、自社の高精度セラミックパッケージ設計・製造技術を活かし、実際のセラミックデバイスを開発したとする。そして実証実験は、京セラで製造したデバイスを用いて京大で実施。リザバーコンピューティングとして機能することが確認されたとした。

両者は、“熱を減らす”だけでなく“熱で計算する”ことを実現するTRCを用いたエッジAI技術が、排熱のムダとAI計算のエネルギーロスという2つの社会課題を同時に解決できる可能性があるとした上で、今後は製品が発する熱や温度変化に対応する技術として、電子機器・自動車・情報通信・宇宙航空など、幅広い分野での応答が期待されるとする。そして今後は、さらなる性能向上と産業応用に向けた共同研究を続け、TRC技術をもとにさまざな実証実験やニーズ探索を進め、実用化に向けた研究開発を加速させるとしている。