Kaķu Smadzenes Iedvesmo Nākotnes Datorus

{h1}

Elektroniskas ierīces, kas imitē, kā smadzeņu šūnas kaķa darbā varētu ļaut datoriem kādu dienu mācīties un atpazīt informāciju līdzīgi kā to dara cilvēki.

Elektroniskas ierīces, kas imitē, kā smadzeņu šūnas kaķa darbā varētu ļaut datoriem kādu dienu mācīties un atpazīt informāciju līdzīgi kā to dara cilvēki.

Šādas smadzenēm līdzīgas ierīces varētu pieņemt sarežģītākus lēmumus un vienlaikus veikt vairāk uzdevumu, nekā parastie datori spēj, piebilda pētnieki.

"Mēs veidojam datoru tāpat kā daba ceļ smadzenes," sacīja pētnieks Vei Lu, Mičiganas universitātes datoru inženieris.

Mikroshēmas parasti paļaujas uz tranzistoriem, kas būtībā ir slēdži, kas var ieslēgt vai izslēgt, lai attēlotu datus kā bināros ciparus vai bitus 0 un 1.

Ierīcēs, kuras Mičiganas universitātes izmeklētāji izstrādā, tā vietā tiek izmantoti "atmīnētāji". Šie shēmas elementi, atšķirībā no citiem, satur atmiņas par pagātni: Izslēdzot ierīces spriegumu, iegaumētāji atceras, cik daudz iepriekš tika uzlikts un cik ilgi.

Traucēju būtība liek viņiem rīkoties ļoti līdzīgi sinapsēm, kas kopā savieno smadzeņu šūnas vai neironus. Sinapses kalpo kā pārkonfigurējami slēdži, kas var veidot ceļus, kas savieno tūkstošiem neironu, un tāpat kā memristori, viņi šos ceļus atceras, balstoties uz elektrisko signālu stiprumu un laiku, ko viņi saņem no neironiem.

Viens no pasaules sarežģītākajiem superdatoriem - Dawn, Lawrence Livermore Nacionālajā laboratorijā - var simulēt 1 miljardu neironu un 10 triljonus sinapses, pārsniedzot kaķu smadzeņu mērogu. Tomēr tā ir masīva mašīna ar vairāk nekā 140 000 centrālā procesora blokiem, kurai vajadzīgs miljons vatu elektroenerģijas, un tā joprojām darbojas no 100 līdz 1000 reizes lēnāk nekā kaķa smadzenes.

Parastā datorā loģikas un atmiņas elementi atrodas dažādās shēmas daļās, un katrs elements ir savienots tikai ar nedaudzām kaimiņiem ķēdē. Tā rezultātā parastie datori darbojas lineāri pa rindām, padarot tos lieliskus salīdzinoši vienkāršu uzdevumu veikšanā ar ierobežotiem mainīgajiem.

Daudzuzdevumu veikšana

No otras puses, smadzenes var veikt daudzas operācijas vienlaikus vai paralēli. Tas ļauj mums uzreiz atpazīt seju, bet pat superdatoram būtu nepieciešams daudz ilgāks laiks un patērējot daudz enerģijas, mēģinot.

Tagad Lu ir izmantojis memristorus, lai sasaistītu parastās shēmas kopā, lai imitētu smadzenes.

"Ideja ir izmantot pavisam citu paradigmu, salīdzinot ar parastajiem datoriem," viņš paskaidroja.

Izstrādātā sistēma Lu un viņa kolēģi, kas savieno divas elektroniskās shēmas ar vienu memristoru - divu neironu un sinapses imitēšanu - ir spējīga atmiņu un mācīšanās procesu ar ezotērisko nosaukumu "no laika nišas atkarīga plastika". Tas attiecas uz savienojumu spēju starp neironiem stiprināties, kad tie tiek stimulēti viens pret otru, un tiek uzskatīts, ka tas ir pamats atmiņai un mācībām zīdītāju smadzenēs.

Konkrēti, pētnieki parādīja, ka viņi var mainīt sprieguma ilgumu un secību, ko viņi piemēroja savai sistēmai, lai pakāpeniski palielinātu vai samazinātu tā elektriskās vadītspējas līmeni.

"Mūsu smadzenēs līdzīgas sinapses vadītspējas izmaiņas būtībā rada ilgtermiņa atmiņu," sacīja Lu.

Zinātnieki tiecas pēc tikpat gudrām kā kaķis elektriskām smadzenēm - piemēram, tām, kuras laiku pa laikam var izdomāt īsāko ceļu no ārdurvīm līdz dīvānam mājā, kas pilna ar mēbelēm, pat ja katru reizi dīvānu pārvietoja.

"Es iedomājos, ka Aizsardzības departaments varētu būt ieinteresēts novietot šādus viedos datorus ieročos vai bezpilota transportlīdzekļos, piemēram, dronos, lai viņi varētu tieši pieņemt lēmumus, nenododot attēlus atpakaļ kontrolieriem un negaidot komandas," sacīja Lu.

Nākamais solis ir izveidot lielāku sistēmu ar simtiem mākslīgo neironu un memristoru sinapsēm, sacīja Lu. Galīgais mērķis būtu panākt superdatora izsmalcinātību mašīnā, kuras izmērs ir divu litru sodas pudeles.

"Tagad ir iespējams izveidot smadzenēm līdzīgu datoru, izmantojot elektroniskos komponentus - proti, tranzistorus un atmiņu aizbīdītājus," Lu pastāstīja TechNewsDaily.

Labumu gūs ne tikai superdatori

Neatkarīgi no tādu datoru izstrādes, kas uzvedas vairāk kā smadzenes, atmiņu novērotāji varētu arī palīdzēt parastajiem datoriem turpināt sekot Mūra likumam, kas nosaka, ka skaitļošanas jaudai vajadzētu būt divkāršotai ik pēc diviem gadiem.

Pētījumos, kas parādījās žurnāla Nature 8. aprīļa numurā, Hewlett-Packard Laboratories pētnieki parādīja, ka memrizatori varēja veikt aprēķinus, kas nozīmē, ka loģiskās funkcijas varētu notikt mikroshēmās, kur dati tiek glabāti, tā vietā, lai tos atdalītu specializētā centrālā procesora blokā., tāpat kā pašreizējā prakse.

Citiem vārdiem sakot, skaitļošanas jaudas pieaugums nākotnē varētu rasties nevis no neapstrādāta procesora ātruma palielināšanās, bet gan "no skaitļošanas efektivitātes pieauguma", sacīja Lu.

Lu un viņa kolēģi sīki izklāsta savus atradumus žurnāla aprīļa numurā Nano vēstules.

  • 10 pamatīgas inovācijas priekšā
  • Jauni tranzistori atdarina cilvēka smadzeņu sinapses
  • Aiz peles: 5 veidi, kā mēs izveidosim saskarni ar nākamajiem datoriem


Video Papildinājums: .




LV.WordsSideKick.com
Visas Tiesības Aizsargātas!
Pavairošana Materiālu Atļauts Tikai Prostanovkoy Aktīvu Saiti Uz Vietni LV.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LV.WordsSideKick.com