Cambridge, Massachusetts - Miranda Schwacke, mahasiswa pascasarjana dari Department of Materials Science and Engineering (DMSE) MIT, mengembangkan material dan perangkat baru untuk neuromorphic computing (komputasi neuromorphik) yang meniru cara kerja otak manusia dalam memproses informasi.1 Penelitian ini bertujuan mengurangi konsumsi energi komputasi AI yang saat ini sangat tinggi, terutama untuk melatih model AI berskala besar.
Latar Belakang Penelitian Energi AI
Schwacke fokus pada electrochemical ionic synapses (sinapsis ionik elektrokimia) - perangkat kecil yang dapat "disetel" untuk mengatur konduktivitas, mirip neuron yang memperkuat atau melemahkan koneksi di otak.1 "Jika Anda melihat AI khususnya - untuk melatih model yang sangat besar - itu mengonsumsi banyak energi," kata Schwacke. Perbandingannya mencolok. Otak manusia mengonsumsi energi jauh lebih sedikit saat belajar dibanding AI.
Bilge Yildiz, pembimbingnya yang menjabat sebagai Breene M. Kerr (1951) Professor, menjelaskan keunggulan otak: "Dalam otak, koneksi antara neuron kita, disebut sinapsis, adalah tempat kita memproses informasi. Transmisi sinyal ada di sana. Ini diproses, diprogram, dan juga disimpan di tempat yang sama."1 Perangkat Schwacke berusaha mereplikasi efisiensi tersebut dengan menghilangkan kebutuhan memindahkan data bolak-balik.
| Aspek π | Komputasi Tradisional π» | Komputasi Neuromorphic π§ |
|---|---|---|
| Lokasi Pemrosesan | Terpisah dari penyimpanan | Digabung dalam satu tempat |
| Transfer Data | Bolak-balik antar komponen | Minimal atau tidak ada |
| Konsumsi Energi | Sangat tinggi untuk AI | Jauh lebih rendah |
| Inspirasi Desain | Arsitektur von Neumann | Struktur otak biologis |
| Material Kunci | Silikon konvensional | Oksida logam seperti tungsten |
| Jenis Ion | Elektron utama | Ion magnesium/hidrogen |
| Stabilitas Sistem | Tinggi dengan teknologi matang | Masih dalam pengembangan |
Proyek Disertasi dan Terobosan Material
Fokus pada Ion Magnesium
Proyek awal Schwacke berfokus pada properti yang dibutuhkan perangkat ini agar bekerja baik - operasi cepat, penggunaan energi rendah, dan kompatibilitas dengan teknologi semikonduktor.1 Dia menggunakan ion magnesium sebagai pengganti hidrogen. Kenapa? Ion hidrogen bisa lepas ke lingkungan dan membuat perangkat tidak stabil.
Proyek disertasinya saat ini berpusat pada pemahaman bagaimana penyisipan ion magnesium ke dalam tungsten oxide (oksida tungsten) - oksida logam yang properti listriknya dapat disetel dengan presisi - mengubah resistansi listriknya.1 "Saya mencoba memahami persis bagaimana perangkat ini mengubah konduktansi saluran," kata Schwacke. Dalam perangkat ini, tungsten oxide berfungsi sebagai lapisan saluran di mana resistansi mengontrol kekuatan sinyal, mirip sinapsis mengatur sinyal di otak.
Pengakuan dan Tantangan Interdisipliner
Penelitian Schwacke diakui dengan MathWorks Fellowship dari School of Engineering pada 2023 dan 2024.1 Fellowship ini mendukung mahasiswa pascasarjana yang memanfaatkan alat seperti MATLAB atau Simulink dalam pekerjaan mereka. Schwacke menerapkan MATLAB untuk analisis data dan visualisasi kritis. Yildiz menggambarkan penelitian Schwacke sebagai langkah novel menuju penyelesaian salah satu tantangan terbesar AI: "Ini adalah elektrokimia untuk komputasi terinspirasi otak. Ini konteks baru untuk elektrokimia, tetapi juga dengan implikasi energi, karena konsumsi energi komputasi meningkat secara tidak berkelanjutan."1
Seperti karya perintis lainnya, penelitian ini datang dengan tantangan. Terutama dalam menjembatani konsep antara elektrokimia dan fisika semikonduktor. "Kelompok kami berasal dari latar belakang kimia solid-state, dan ketika kami memulai pekerjaan ini dengan magnesium, tidak ada yang menggunakan magnesium dalam jenis perangkat ini sebelumnya," kata Schwacke.1 Mereka harus mencari inspirasi dari literatur baterai magnesium untuk material dan strategi berbeda yang bisa digunakan.
Konteks Global AI Berkelanjutan
Pentingnya penelitian Schwacke sejalan dengan tren global. Delta Electronics menyelenggarakan Delta Future Industry Summit 2025 dengan tema transformasi industri melalui AI, otomasi, dan energi di Asia Tenggara.2 Perusahaan seperti Dow juga berinovasi dalam ekosistem AI untuk masa depan lebih berkelanjutan melalui solusi berbasis sains.3 Studi terbaru menunjukkan adopsi AI meningkatkan skor ESG (Environmental, Social, and Governance) perusahaan hingga 3,3 persen dibanding perusahaan tanpa integrasi AI.4
Namun, tantangan energi tetap nyata. CIO kini menghadapi biaya tersembunyi karena AI factories yang menampung GPU generasi berikutnya mengonsumsi energi dan sumber daya dalam skala belum pernah terjadi sebelumnya.5 Arm bahkan menyerukan pemimpin pengadaan untuk mendorong gelombang infrastruktur digital berikutnya melalui solusi AI hemat energi.6
Kesimpulan
Penelitian Miranda Schwacke di MIT menawarkan harapan konkret untuk komputasi AI yang lebih berkelanjutan. Melalui pengembangan perangkat neuromorphic berbasis ion magnesium dan tungsten oxide, dia mendemonstrasikan bagaimana inspirasi dari biologi dapat menghasilkan terobosan teknologi. Proyek disertasinya tidak hanya menjawab tantangan konsumsi energi AI yang masif, tetapi juga membuka jalan bagi generasi komputasi masa depan yang lebih efisien. Dengan pengakuan melalui MathWorks Fellowship dan dukungan dari mentor seperti Profesor Yildiz, Schwacke membuktikan bahwa pendekatan interdisipliner - menggabungkan elektrokimia, fisika semikonduktor, dan ilmu material - adalah kunci inovasi berkelanjutan di era AI.
Daftar Pustaka
- Sparapani, Jason. "The brain power behind sustainable AI." MIT News, 24 Oktober 2025. https://news.mit.edu/2025/brain-power-behind-sustainable-ai-miranda-schwacke-1024
- "Delta Future Industry Summit 2025 Charts Southeast Asia's Transformation through Sustainable AI, Smart Manufacturing and Energy Resilience." Tirto.id, 7 November 2025. https://tirto.id/delta-future-industry-summit-2025-charts-southeast-asias-transformation-through-sustainable-ai-smart-manufacturing-and-hljk
- "AI and sustainability: How Dow innovation is shaping the AI ecosystem for a more sustainable future." Dow Corporate, 29 Oktober 2025. https://corporate.dow.com/en-us/news/seek-together/ai-ecosystem-solutions.html
- "AI adoption powers corporate sustainability in the digital economy." DevDiscourse, 27 Oktober 2025. https://www.devdiscourse.com/article/business/3674407-ai-adoption-powers-corporate-sustainability-in-the-digital-economy
- "Reining sustainability in the AI era: The hidden cost blind spot CIOs can't afford to miss." CIO, 29 Oktober 2025. https://www.cio.com/article/4082159/reining-sustainability-in-the-ai-era-the-hidden-cost-blind-spot-cios-cant-afford-to-miss.html
- "Arm: Why Strategic Buying is Crucial to Sustainable AI." Procurement Magazine, 5 November 2025. https://procurementmag.com/news/arm-strategic-buying-power-sustainable-ai
