Cat Brain Вдохновляет Компьютеры Будущего

{h1}

Электронные устройства, которые имитируют работу клеток мозга у кошки, могут позволить компьютерам в один прекрасный день изучать и распознавать информацию, как это делают люди.

Электронные устройства, которые имитируют работу клеток мозга у кошки, могут позволить компьютерам в один прекрасный день изучать и распознавать информацию, как это делают люди.

Такие интеллектуальные устройства могут принимать более сложные решения и одновременно выполнять больше задач, чем обычные компьютеры, добавили исследователи.

«Мы строим компьютер так же, как природа строит мозг», - говорит исследователь Вэй Лу, инженер по вычислительной технике из Мичиганского университета.

Микрочипы обычно используют транзисторы, которые по сути являются переключателями, которые могут включаться или выключаться для представления данных в виде двоичных цифр или битов 0 и 1.

Устройства, которые разрабатывают исследователи из Мичиганского университета, используют «мемристоры». Эти элементы схемы, в отличие от других, хранят воспоминания о своем прошлом: когда вы отключаете напряжение на устройстве, мемристоры запоминают, какое количество было приложено заранее и как долго.

Сама природа мемристоров заставляет их действовать подобно синапсам, которые соединяют клетки мозга или нейроны вместе. Синапсы служат перестраиваемыми переключателями, которые могут образовывать пути, связывающие тысячи нейронов, и, подобно мемристорам, они запоминают эти пути, основываясь на силе и времени электрических сигналов, которые они получают от нейронов.

Один из самых совершенных в мире суперкомпьютеров - Dawn в Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса - может моделировать 1 миллиард нейронов и 10 триллионов синапсов, что превышает масштаб мозга кошки. Тем не менее, это массивная машина с более чем 140 000 центральных процессоров, которой требуется миллион ватт электроэнергии, и она все еще работает в 100-1000 раз медленнее, чем кошачий мозг.

В обычном компьютере элементы логики и памяти расположены в разных частях схемы, и каждый элемент подключен только к горстке соседей в схеме. В результате обычные компьютеры работают линейно, построчно, что делает их превосходными при выполнении относительно простых задач с ограниченными переменными.

Многозадачность

Мозг, с другой стороны, может выполнять много операций одновременно или параллельно. Это позволяет нам мгновенно распознать лицо, но даже суперкомпьютер займет гораздо больше времени и потребит гораздо больше энергии при попытке.

Теперь Лу использовал мемристоры, чтобы связать обычные схемы, чтобы имитировать мозг.

«Идея состоит в том, чтобы использовать совершенно другую парадигму по сравнению с обычными компьютерами», - пояснил он.

Разработанная Лу и его коллегами система, соединяющая две электронные схемы с одним мемристором - имитирующая два нейрона и синапс, - способна запоминать и изучать процесс с эзотерическим названием «пластичность, зависящая от времени всплеска». Это относится к способности связей между нейронами становиться сильнее, когда они стимулируются по отношению друг к другу, и считается основой для памяти и обучения в мозге млекопитающих.

В частности, исследователи показали, что они могут варьировать длительность и последовательность напряжения, которое они прикладывают к своей системе, чтобы постепенно увеличивать или уменьшать уровень ее электропроводности.

«В нашем мозгу подобные изменения в проводимости синапсов, по существу, вызывают долгосрочную память», - сказал Лу.

Ученые стремятся к электрическому мозгу, столь же умному, как кошка - например, который может раз за разом найти кратчайший путь от входной двери к дивану в доме, полном мебели, даже если каждый раз перемещать диван,

«Я могу представить, что Министерство обороны может быть заинтересовано в том, чтобы такие интеллектуальные компьютеры устанавливались на оружие или беспилотные транспортные средства, такие как беспилотники, чтобы они могли принимать решения напрямую, не передавая изображения обратно на контроллеры и не ожидая команд», - сказал Лу.

Следующим шагом будет создание более крупной системы с сотнями искусственных нейронов и синапсов мемристоров, сказал Лу. Конечной целью было бы достичь совершенства суперкомпьютера в машине размером с двухлитровую бутылку содовой.

«Теперь можно построить мозгоподобный компьютер, используя электронные компоненты, а именно транзисторы и мемристоры», - сказал Лу TechNewsDaily.

Не только суперкомпьютеры выиграют

Помимо разработки компьютеров, которые ведут себя больше как мозги, мемристоры могут также помочь обычным компьютерам продолжать идти в ногу с законом Мура, который гласит, что вычислительная мощность должна удваиваться каждые два года в среднем.

В исследовании, появившемся в номере журнала Nature от 8 апреля, исследователи из Hewlett-Packard Laboratories показали, что мемристоры могут выполнять вычисления, а это означает, что логические функции могут выполняться в микросхемах, где хранятся данные, а не отделяться на специализированном центральном процессоре., как это принято в настоящее время.

Другими словами, будущее увеличение вычислительной мощности может быть связано не с увеличением скорости процессора, а с «повышением вычислительной эффективности», сказал Лу.

Лу и его коллеги подробно опишут свои выводы в апрельском номере журнала. Нано Письма.

  • 10 глубоких инноваций впереди
  • Новые транзисторы имитируют синапсы человеческого мозга
  • Beyond the Mouse: 5 способов взаимодействия с будущими компьютерами





RU.WordsSideKick.com
Все права защищены!
Перепечатка материалов разрешена только с простановкой активной ссылки на сайт RU.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RU.WordsSideKick.com