Експеримент OLYMPUS дозволив вченим з’ясувати деякі тонкощі будови протонів
26 Березня , 2017
Microsoft завершила роботу над спеціальною версією Windows 10 для Китаю
26 Березня , 2017

Штучні синапси – шлях до створення “розумних” біологічних комп’ютерів

Людський мозок є самим ефективним і дуже потужним комп’ютером природного походження. І зовсім не дивно те, що багато дослідників займаються розробкою комп’ютерів, принципи роботи яких засновані на принципах роботи мозку. Нейронні мережі, системи штучного інтелекту, здатні до самонавчання, є найбільш близькими до мозку моделями, які ми маємо на сьогоднішній день. А вчені зі Стенфордського університету, які також працюють у даному напрямку, пішли дещо іншим шляхом, вони створили органічний штучний синапс, поява якого робить нас на крок ближчими до появи “розумних” біологічних комп’ютерів.
В надрах мозку нейрони обмінюються електричними сигналами, що проходять через синапси. Іонний канал, що утворюється на стику синапсів від двох нейронів, стає товщим і більш електропровідним кожен раз, коли через нього проходить сигнал. Таке зміцнення електричного зв’язку дозволяє витрачати менше енергії на передачу інформації і на основі цього ефекту працює система пам’яті людини, яка дозволяє йому вчитися і накопичувати досвід.
В більшості випадків штучні нейронні мережі імітують вищеописані процеси програмним шляхом. І по мірі збільшення вузлів нейронних мереж збільшується обсяг оперативних даних, які зростають ще більше в міру накопичення досвіду. Такий підхід до побудови нейронних мереж вже продемонстрував свою ефективність на численних прикладах, перемігши Чі Седоля, світового чемпіона з китайської гри Го, створивши музичні твори, картини та багато іншого. Незважаючи на це, комп’ютерні системи, на яких працюють штучні нейронні мережі, дуже далекі до ефективності живого мозку, з точки зору кількості використовуваної на це енергії.
Искусственный синапс
Стенфордський дослідники, замість того, щоб моделювати нейронну мережу, вирішили зробити реальну нейронну мережу. І першим кроком до цього стало створення штучного синапсу, органічного нейроморфного пристрою, який здатний одночасно обробляти і зберігати інформацію. Структура створеного ними пристрою нагадує структуру транзистора, штучний синапс має три електрода, провідність між якими забезпечується сольовим розчином з певною концентрацією. Електричні сигнали проходять від одного електрода до іншого, а керує цим всім сигнал на третьому електроді.
Спочатку дослідники вивчили роботу синапсу, пропускаючи через нього різні електричні сигнали, що дозволило їм з’ясувати значення напруг, що змушують синапс перемикатись в певний електричний стан. На відміну від транзистора, який може перебувати в двох станах, і увімкненому і вимкненому, штучний синапс може перебувати в одному з 500 дискретних станів, що збільшує його обчислювальну потужність по експоненті.
Однак, для перемикання штучного синапсу з одного стану в інший, поки ще потрібна енергія, в 10 тисяч разів більша, ніж потрібно для перемикання стану звичайного живого синапсу. Тим не менше, і це досягнення вже само по собі є великим кроком у “правильному” напрямку. У своїх подальших дослідженнях стенфордський вчені планують використовувати пристрої менших розмірів, що має збільшити їх ефективність.
Використовуючи один єдиний штучний синапс, вчені провели великий ряд експериментів і екстраполювали всі зібрані ними дані для їх використання в моделі більш складної системи, що складається з деякої кількості синапсів. І створена модель, досить проста нейронна мережа, впоралась із завданням розпізнавання рукописних образів чисел від 0 до 9, давши правильну відповідь в 97 відсотках випадків. А найближчим часом, учені планують побудувати реальну штучну нейронну мережу, для того, щоб провести порівняльні дослідження.

Залишити відповідь

Увійти за допомогою: 
Inline
Inline