Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Vitacoin

Искусственные синапсы

Путь к созданию «разумных» биологических компьютеров

DailyTechInfo по материалам Stanford News: Stanford researchers create a high-performance, low-energy artificial synapse for neural network computing

Человеческий мозг является самым эффективным и очень мощным компьютером естественного происхождения. И совершенно неудивительно то, что множество исследователей занимаются разработкой компьютеров, принципы работы которых основаны на принципах работы мозга. Нейронные сети, системы искусственного интеллекта, способные к самообучению, являются самыми близкими к мозгу моделями, которые мы имеем на сегодняшний день. А ученые из Стэнфордского университета, также работающие в данном направлении, пошли несколько иным путем, они создали органический искусственный синапс, появление которого делает нас на шаг ближе к появлению «разумных» биологических компьютеров.

В недрах мозга нейроны обмениваются электрическими сигналами, проходящими через синапсы. Ионный канал, образующийся на стыке синапсов от двух нейронов, становится толще и более электропроводным каждый раз, когда через него проходит сигнал. Такое укрепление электрической связи позволяет тратить меньше энергии на передачу информации и на основе этого эффекта работает система памяти человека, которая позволяет ему учиться и накапливать опыт.

В большинстве случаев искусственные нейронные сети имитируют вышеописанные процессы программным путем. И по мере увеличения узлов нейронных сетей увеличивается объем оперативных данных, которые растет еще больше по мере накопления опыта. Такой подход к построению нейронных сетей уже продемонстрировал свою эффективность на многочисленных примерах, победив Ли Седоля, мирового чемпиона по китайской игре Го, создав музыкальные произведения, картины и многое другое. Несмотря на это, компьютерным системам, на которых работают искусственные нейронные сети очень далеко до эффективности живого мозга с точки зрения количества используемой на это энергии.

Стэнфордские исследователи, вместо того, чтобы моделировать нейронную сеть, решили сделать реальную нейронную сеть. И первым шагом к этому стало создание искусственного синапса, органического нейроморфного устройства, которое способно одновременно обрабатывать и хранить информацию. Структура созданного ими устройства напоминает структуру транзистора, искусственный синапс имеет три электрода, проводимость между которого обеспечивается солевым раствором с определенной концентрацией. Электрические сигналы проходят от одного электрода к другому, а управляет этим всем сигнал на третьем электроде.

organic_comp.jpg

Рисунок из статьи Yoeri van de Burgt et al. A non-volatile organic electrochemical device as a low-voltage artificial synapse for neuromorphic computing, опубликованной в журнале Nature Materials – ВМ.

Сначала исследователи изучили работу синапса, пропуская через него различные электрические сигналы, что позволило им выяснить значение напряжений, заставляющих синапс переключиться в определенное электрическое состояние. В отличие от транзистора, который может находиться в двух состояниях, во включенном и выключенном, искусственный синапс может находиться в одном из 500 дискретных состояний, что увеличивает его вычислительную мощность по экспоненте.

Однако для переключения искусственного синапса из одного состояния в другое пока еще требуется энергия в 10 тысяч раз больше, чем требуется для переключения состояния обычного живого синапса. Тем не менее, и данное достижение уже само по себе является большим шагом в «правильном» направлении. В своих дальнейших исследованиях стэнфордские ученые уже планируют использовать устройства меньших размеров, что должно увеличить их эффективность.

Используя один-единственный искусственный синапс, ученые провели обширный ряд экспериментов и экстраполировали все собранные ими данные для их использования в модели более сложной системы, состоящей из некоторого количества синапсов. Созданная модель достаточно простой нейронной сети справилась с задачей распознавания рукописных образов чисел от 0 до 9, дав правильный ответ в 97 процентах случаев. А в ближайшем времени ученые планируют построить реальную искусственную нейронную сеть, являющуюся воплощением моделируемой, для того, чтобы провести сравнительные исследования.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
 22.03.2017


Читать статьи по темам:

нейроны компьютеры Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

30 000 нейронов в компьютере

По словам руководителя Blue Brain Project, это пока что не подтверждение того, что ученые на самом деле способны реконструировать человеческий мозг, состоящий из 85 и более миллиардов нейронов, но первый шаг.

читать

Первое проявление цифровой «жизни»

Ученые взяли из общей математической модели OpenWorm ту часть, которая является моделью мозга червя, и поместили эту модель в микропроцессор, управляющий движениями робота.

читать

Нейрофизиологи Европы грозят бойкотировать Human Brain Project

Европейские нейрофизиологи призывают бойкотировать крупнейший проект по моделированию мозга в компьютере, на который выделят больше €1 млрд. Они считают, что это пустая трата денег.

читать

Нематода с открытым кодом

Авторы проекта OpenWorm, целью которого является создание точной компьютерной копии круглого червя C.elegans, заявили о значительных успехах в моделировании этой нематоды. Исходный код программы опубликован в открытом доступе.

читать

Миллиард на пудру для мозгов?

Профессор Маркрам всё ещё надеется получить миллиард евро на продолжение проекта по компьютерному моделированию мозга человека, несмотря на негативные до непечатности отзывы коллег.

читать