India in het hart van de AI-wedloop – Hoe neuromorfe computing de natie naar de voorhoede kan duwen

De kunstmatige intelligentie (AI) industrie is verandert de wereld op een dramatische manier terwijl het een integraal onderdeel wordt van bedrijven in alle sectoren. 

Van gezondheidszorg, detailhandel, financiën, productie en toeleveringsketen tot onderwijs, energie- en entertainmentindustrieën, is er een groeiende vraag naar AI‑gestuurde tools. 

Volgens PWC, kan AI de productiviteit en het BBP‑potentieel van de wereldeconomie transformeren, met de grootste winsten te zien in China en Noord‑Amerika, gelijk aan een totaal van $10.7 trillion.

Aangedreven door dit groeiende gebruik, wordt verwacht dat de AI‑markt zal groeien van $50 bln in 2023 tot ruim $800 bln tegen het einde van dit decennium, volgens Statista.

Deze AI boom heeft geleid tot concurrentie tussen grote bedrijven om de krachtigste AI‑modellen wereldwijd te ontwikkelen, en landen zijn enthousiast om hun eigen concurrerende AI‑systemen te stimuleren.

Midden in dit alles is India naar voren gekomen als een belangrijke speler, met 92% van de kenniswerkers die generatieve AI gebruiken, vergeleken met het veel lagere wereldgemiddelde van 75%.

Eind vorige maand onthulde de rijkste man van Azië, Mukesh Ambani, voorzitter van Reliance Industries (RELIANCE.BO ), “JioBrain”, een reeks AI‑tools en -toepassingen om bedrijven in energie, textiel en meer te transformeren. De telecommunicatieafdeling van Reliance werkt momenteel samen met het Indian Institute of Technology (IIT) om “Bharat GPT” voor Indiase gebruikers te lanceren. 

“We moeten vooroplopen in het gebruik van data, met AI als een facilitator om een kwantumsprong in productiviteit en efficiëntie te bereiken. “

– Mukesh Ambani

Na het opbouwen van een high‑tech IT‑industrie ter waarde van $250 bln, richt India zich nu op AI‑diensten, die volgens een rapport van Nasscom en BCG de komende drie jaar $17 bln waard kunnen zijn. 

Met meer dan 900 miljoen internetgebruikers is India naar voren gekomen als “de datacapitaal van de wereld.” Het feit dat zoveel data publiekelijk beschikbaar is, is enorm voordelig voor bedrijven, omdat ze hun eigen AI‑algoritmen kunnen schrijven.

Echter, rekenkracht en gedeelde middelen zijn nodig om de AI‑industrie van het land te versnellen. Hiervoor heeft de Indiase regering duizend GPU’s aangeschaft om rekencapaciteit aan AI‑makers te bieden. 

Eerder dit jaar arriveerde de eerste zending Nvidia (NVDA ) ‑chips in Indiase datacenters nadat de CEO van ‘s werelds grootste chipfabrikant, Jensen Huang, India bezocht en een gesprek had met premier Narendra Modi en technologische leidinggevenden.

“Jullie hebben de data, jullie hebben het talent. Dit wordt een van de grootste AI‑markten ter wereld.” 

– Huang vertelde de premier destijds

Een doorbraak: Het nabootsen van de hersenen voor slimmere computing

Te midden van dit alles hebben wetenschappers van het Centre for Nano Science and Engineering (CeNSe), Indian Institute of Science (IISc), Bangalore, India, een belangrijke doorbraak bereikt in neuromorfe computeringtechnologie. Deze technologie bootst de structuur en functie van het menselijk brein na om efficiëntere en intelligentere computersystemen te creëren.

Deze belangrijke vooruitgang kan India helpen een belangrijke speler te worden in de wereldwijde AI‑wedloop en AI‑computing toegankelijk maken voor iedereen en geïntegreerd in hun persoonlijke apparaten.

Dit is zeker een geweldige prestatie, gezien het feit dat het conventionele ‘cloud computing model’ grote datacenters vereist die veel energie verbruiken. Het gebruik van energie‑intensieve datacenters beperkt hun gebruik tot een kleine gemeenschap van ontwikkelaars.

Neuromorfe hardware belooft een verbeterde energie‑efficiëntie en ruimte voor AI. Momenteel kan het echter alleen low‑accuracy operaties aan. Taken zoals NLP, het trainen van neurale netwerken en signaalverwerking vereisen substantieel meer rekenresolutie en liggen momenteel buiten het bereik van individuele neuromorfe circuit‑elementen. 

Echter, de nieuwste vooruitgang van IISc‑wetenschappers kan hier daadwerkelijk bij helpen en de ruimte verplaatsen naar ‘edge computing,’ waarbij gegevensverwerking en -opslag dichter bij de apparaten die de data creëren en gebruiken, worden gebracht. Dit vermindert latentie, verbetert de applicatieprestaties, en bespaart netwerkkosten. 

Edge computing maakt realtime‑toepassingen, evenals AI‑ en machine‑learning‑toepassingen, mogelijk om grote hoeveelheden data sneller en betrouwbaarder te verwerken. 

Gepubliceerd in Nature, het nieuwste onderzoek van professor Sreetosh Goswami aan het CeNSe, IISC, die een groep wetenschappers en studenten leidde, ontwikkelde een type halfgeleiderapparaat genaamd Memristor. In plaats van traditionele op silicium gebaseerde technologie, werd Memristor gecreëerd met behulp van een metaal‑organische film.

Het gebruik van moleculaire films stelde onderzoekers in staat vrije ionische bewegingen te volgen, waardoor de geheugenpaden werden verbreed.

Om kinetische controle over de moleculaire overgang te vestigen die de neuromorfe eigenschappen in een enkel circuit‑element mogelijk maakte, pasten wetenschappers spanningspulsen toe en kaartten vervolgens moleculaire bewegingen naar een onderscheidend elektrisch signaal. Dit creëerde een uitgebreid ‘moleculair dagboek’ van verschillende toestanden.

“Door deze vrije ionische beweging werden talloze unieke geheugenstaten en -paden gegenereerd. Dergelijke tussenliggende staten waren tot nu toe ontoegankelijk, aangezien de meeste digitale apparaten slechts twee toestanden kunnen benaderen: een hoge en een lage geleidingsstaat.” 

– Professor Sreebrata Goswami, vader van Prof Sreetosh, een gastwetenschapper bij CeNSe

Dit platform, door de creativiteit van chemie te combineren met de precisie van elektrotechniek, heeft ons “in staat gesteld om moleculaire kinetiek zeer nauwkeurig te beheersen binnen een elektronische schakeling die wordt aangedreven door nanoseconde spanningspulsen,” voegde hij toe.

De moleculaire verandering was klein, maar precies wat de zeer nauwkeurige en efficiënte neuromorfe accelerator mogelijk maakte. Deze eerste in zijn soort accelerator kan data opslaan en verwerken binnen dezelfde locatie.

Dus, het materiaal stelde het halfgeleiderapparaat in staat om de manier waarop ons brein informatie verwerkt met behulp van synapsen en neuronen na te bootsen. Wanneer geïntegreerd met een gewone digitale computer, verhoogde de Memristor de energie‑ en snelheidsprestaties honderden keren, waardoor het een energie‑efficiënte ‘AI‑accelerator’ werd.

De uiteindelijke opschaling van de technologie wordt verwacht de meest complexe en grootschalige AI‑taken, zoals LLM‑training, mogelijk te maken op een eenvoudige consumenten‑laptop of smartphone in plaats van dat er datacenters nodig zijn.

AI-capaciteiten verbeteren met Memristor-technologie

Met de toenemende vraag naar snellere en efficiëntere smartphones, ondervindt digitale computing gebaseerd op silicium‑transistor technologie al beperkingen. Naast de groei van AI is er nu een kritieke behoefte aan innovaties die de verwerkingssnelheid en energie‑efficiëntie van de huidige computersystemen aanzienlijk kunnen verbeteren. 

Om zo’n apparaat te creëren, gebruikten IISc‑wetenschappers de metaal‑organische filmmethode voor hun Memristors — een In‑Memory Computing‑benadering die door chipfabrikanten is genomen om de problemen te overwinnen, maar zonder veel succes — die werkt als het neuron‑synapseschakeling van het brein.

Terwijl bedrijven in de jaren 2010 probeerden het brein na te bootsen, bleven ze silicium‑transistors gebruiken en boekten ze geen significante vooruitgang.

“In de jaren 2020 verschuiven de onderzoeksinvesteringen terug naar de academische wereld omdat men zich realiseert dat we veel meer fundamentele ontdekkingen nodig hebben om daadwerkelijk brein‑geïnspireerde computing te bereiken. Als je alleen een brute‑force aanpak gebruikt met transistors en bepaalde algoritmen afdwingt, zal dat niet werken.”

– Sreetosh zei in een interview

In ons brein zijn geheugen en verwerking niets wat lijkt op een digitale computer. Er worden hier geen 0’s en 1’s gebruikt voor informatieverwerking of het opsplitsen van data in kleine stukjes. Wat ons brein doet, is grote hoeveelheden data in één keer verwerken, waardoor het aantal stappen dat nodig is om antwoorden te krijgen drastisch wordt verminderd, wat het extreem energie‑efficiënt maakt. 

De combinatie van analoge computing en Memristor‑technologie maakt neuromorfe computing snel en zeer efficiënt.

Dus, het team slaagde data op en verwerkte ze in 16,520 toestanden tegelijk in plaats van slechts twee (nullen en enen) toestanden. Dit verminderde het aantal stappen dat nodig is om de fundamentele wiskunde achter AI‑algoritmen uit te voeren, het vermenigvuldigen van 64X64 matrices, tot slechts 64 stappen, wat anders 262,144 bewerkingen zou hebben gekost.

Om het apparaat te testen, sloot het team het aan op een conventionele desktopcomputer en gebruikte het vervolgens om de complexe taak uit te voeren van het regenereren van NASA’s ‘Pillars of Creation’-beeld met behulp van de gegevens van de James Webb-ruimtetelescoop. De taak werd bereikt veel sneller en met aanzienlijk minder energie dan een gewone computer.

Een energie‑efficiëntie van 4.1 tera‑operaties per seconde per watt (TOPS/W) werd gerapporteerd door het team, wat 220 keer efficiënter is dan een NVIDIA K80 GPU, met aanzienlijke ruimte voor verdere verbeteringen.

“Neuromorphic computing heeft meer dan een decennium lang zijn deel van onopgeloste uitdagingen gehad,“ merkte Sreetosh op, en voegde toe dat tijdens hun tien jaar durende onderzoek en de “zeldzame” ontdekking, het team alle zes uitdagingen die ze begonnen waren kon oplossen en daarbij “bijna het perfecte systeem” had bereikt.

In de huidige fase is het slechts een proof of concept, maar ondanks dat het zich in een vroeg stadium bevindt, is het feit dat het team een verbetering van vier ordes van grootte bereikte ten opzichte van geavanceerde methoden, terwijl het 460× minder energie verbruikte dan digitale computers, wetenschappers geloven dat deze vooruitgang India kan helpen een aanzienlijke sprong te maken in AI‑hardware.

Volgens Navakanta Bhat, een siliconen‑elektronica‑expert die professor is aan CeNSE (en tevens het ontwerp van het project leidde):

“Wat opvalt is hoe we complexe fysica en chemie begrip hebben omgezet in baanbrekende technologie voor AI‑hardware. In de context van de India Semiconductor Mission zou deze ontwikkeling een game‑changer kunnen zijn, die industriële, consumenten‑ en strategische toepassingen revolutioneert. Het nationale belang van dergelijk onderzoek kan niet genoeg benadrukt worden.“

In de volgende fase zal het team grotere arrays bouwen tot 256X256. Gefinancierd door het Ministerie van Elektronica en Informatie Technologie (MeitY), heeft het onderzoek als doel een System‑on‑Chip‑oplossing te ontwikkelen en demonstreren en uiteindelijk een startup te incuberen om het commercieel te maken, wat naar verwachting de komende drie jaar zal gebeuren. 

India positioneren als wereldleider in AI 

Een combinatie van onderzoeksinstellingen, startups en grote technologiebedrijven drijft de aanzienlijke groei die de AI‑sector in India momenteel doormaakt. Het is dankzij deze deelnemers dat de theoretische AI met succes wordt vertaald naar praktische toepassingen.

Maar dat is niet alles. India’s snelgroeiende AI‑industrie heeft ook aanzienlijke steun gekregen van de overheid, die verschillende strategische beleidsmaatregelen en initiatieven heeft geïntroduceerd, zoals de Nationale AI‑Strategie, de AI‑Taskforce en de AI‑Missie, om de vooruitgang te versnellen. 

Door de investering van $1.25 bln in de “IndiaAI Mission,”“ fungeert de regering als de belangrijkste drijvende kracht achter India’s AI‑transformatie.

Het Ministerie van Elektronica en Informatie Technologie (MeitY), dat de nieuwste doorbraak in computing aan IISc heeft gefinancierd, zoekt AI‑oplossingen onder de IndiaAI‑Missie.

MeitY heeft oproepen gedaan voor AI‑oplossingen om de belangrijkste uitdagingen op het gebied van klimaatverandering, landbouw, gezondheidszorg en assistieve technologieën aan te pakken. De aanvragers zullen verschillende evaluatierondes doorlopen en, eenmaal geselecteerd, krijgen ze financiering om hun oplossing verder te ontwikkelen en uit te rollen voor gebruik van de overheid en de bijbehorende entiteiten voor vier jaar.

Het initiatief valt onder de IndiaAI Application Development Initiative (IADI), een van de zeven pijlers van IndiaAI. Het ministerie heeft tot vijftien probleemstellingen gespecificeerd in het aanvraagdocument. 

Elders heeft AWS zeven Indiase startups geselecteerd voor zijn wereldwijde Generative AI‑acceleratorprogramma. Deze startups omvatten Zocket, Unscripted AI, Phot.ai, Orbo.ai, Neural Garage, House of Models, en Converse. Van de 80 bedrijven die door AWS wereldwijd zijn geselecteerd, zijn de startups gekozen vanwege hun innovatieve gebruik van AI en hun wereldwijde groeiambities. 

Alle geselecteerde bedrijven krijgen toegang tot de AI‑chips van het bedrijf en computing en storage tech. Ze krijgen ook met AWS credits, education, and mentorship to further their use of AI and machine learning technologies.

Hoewel het land aanzienlijke vooruitgang boekt, zijn er nog veel obstakels op de weg naar AI‑suprematie. India moet het gebrek aan vaardigheden en adequate infrastructuur aanpakken om volledig zijn potentieel te realiseren om een wereldleider in AI te worden. 

Bedrijven die bijdragen aan de vooruitgang van de Indiase AI‑markt

De groeiende AI‑markt in India heeft geleid tot verschillende bedrijven die AI vooruit helpen. Zo werd AI‑startup Krutrim dit jaar India’s eerste unicorn toen het $50 mln aan financiering kreeg van Lightspeed Venture Partners en miljardair Vinod Khosla. Ondertussen heeft Azië’s op één na rijkste persoon, Gautam Adani, een joint venture met de VAE aangekondigd om AI te verkennen en zich te diversifiëren naar digitale diensten. 

Microsoft (MSFT ) ondersteunt ook initiatieven in India die erop gericht zijn 2 miljoen mensen van AI‑vaardigheden te voorzien. Infosys, Wipro, Tech Mahindra (TECHM.BO ), en Larsen & Toubro (LT.BO ) (L&T), onder anderen, gebruiken AI in hun bedrijven. HCL Technologies (HCLTECH.BO ) heeft intussen een overeenkomst getekend met China’s Foxconn om een chip‑testfaciliteit op te zetten.

Laten we nu een prominente naam in de Indiase AI‑industrie bekijken:

Tata Consultancy Services (TCS)

Het grootste softwarebedrijf van India, TCS, investeerde $1.5 bln in een generatieve AI‑projectpipeline in juli dit jaar. Dit komt nadat TCS vorig jaar een toegewijde AI‑Cloud‑businessunit heeft opgericht. Dan is er de AI‑experience‑zone die medewerkers in staat stelt AI‑oplossingen te ontwikkelen en te experimenteren. Tot nu toe hebben meer dan 300,000 TCS‑medewerkers fundamentele AI‑training ontvangen, terwijl het bedrijf momenteel meer dan 270 AI‑ en generatieve AI‑engagements behandelt.

TCS werkt ook aan het versterken van de halfgeleiderindustrie in India en werkt samen met Tata Electronics om tegen 2026 chips te ontwikkelen. Tata Electronics leidt ondertussen de productie met twee goedgekeurde halfgeleiderfabrieken. De eerste USD 11 miljard faciliteit wordt opgezet met Taiwan’s Powerchip Semiconductor Manufacturing Corporation (PSMC) met als doel 50,000 wafers per maand te produceren. De USD 3.26 miljard tweede faciliteit zal een chip‑assemblage‑ en testfabriek zijn die naar verwachting de komende jaren operationeel zal worden.

Wat de financiële cijfers betreft, TCS rapporteerde een stijging van +3.9% YoY in de omzet tot US$7.51 billion voor Q2 2024. De nettowinst kwam uit op US$1.44 billion, terwijl de netto kasstroom uit operationele activiteiten US$1.34 billion bedroeg. Het bedrijf rapporteerde “zeer sterke” groei in opkomende markten, geleid door India. 

Conclusie

India, met zijn jonge en digitaal onderlegde bevolking, is goed gepositioneerd om de groei van AI niet alleen lokaal maar op wereldschaal te stimuleren. De AI‑markt in India wordt daadwerkelijk projected to reach $8 billion by 2025. 

Door voortdurende onderzoek en ontwikkeling, zoals aangetoond door de IISc, kan het land een belangrijke speler worden in de AI‑wedloop. Maar om India echt de leiding te laten nemen, moeten alle belanghebbenden samenwerken om de AI‑reis van het land te ondersteunen, het enorme potentieel vrij te laten, en AI volledig te transformeren.

Klik hier om alles te leren over investeren in kunstmatige intelligentie.