Image
2.3.2018 0 Comments

Inžinieri z MIT navrhli čip, ktorý sa správa ako prepojenie mozgových buniek

Vedci pracujúci na umelej inteligencii sa už dlhšie snažia vytvoriť počítač, ktorý simuluje činnosť mozgu. Táto úloha by sa dala ľahšie zvládnuť, keby bol hardvér navrhnutý podobne ako  mozog.

Vedná oblasť zameraná na tento problém sa nazýva neuromorfizmus. V jeho rámci sa vyvíja neuromorfná elektronika, ktorá je inšpirovaná nervovou sústavou. Inžinieri z MIT urobili významný krok týmto smerom – vytvorili dizajn čipu s umelými synapsami.

V súčasnosti je ľudský mozog podstatne výkonnejší ako akýkoľvek počítač – obsahuje asi 80 miliárd neurónov, ktoré spája viac ako 100 biliónov synáps kontrolujúcich prechod signálov. Naproti tomu dnešné počítače fungujú binárne, každá informácia je zakódovaná v stavoch 0 a 1. Ak si chceme urobiť predstavu o porovnaní s mozgom: na jednom z  najvýkonnejších superpočítačov Riken K bola v roku 2013 spustená simulácia mozgovej aktivity, ktorá dosiahla len nepatrné výsledky. Pritom Rikem K používal 82 944 procesorov a jeden petabajt RAM, čo bol v tom čase ekvivalent asi 250 000 stolových počítačov. Simulácia jednej sekundy aktivity 1,73 miliardy neurónov prepojených 10,4 biliónom synáps mu trvala 40 minút, hoci to je ekvivalentné len jednému percentu  ľudského mozgu.

No ak čip používa prepojenia podobné synapsám, môže zvládnuť oveľa viac, mohol by sa „učiť“ ako synapsy. Tie prenášajú signály v mozgu a neuróny sa aktivizujú v závislosti od počtu a typu iónov prechádzajúcich cez synapsu. To umožňuje rozpoznávať vzory, spomenúť si na fakty a vykonávať úlohy.

Replikovanie tohto stavu je veľmi zložité, no výskumníci z MIT teraz navrhli čip s umelými synapsami vyrobenými z germánia, ktoré umožňujú presné ovládanie elektrického prúdu pretekajúceho nimi rovnako, ako synapsy ovládajú tok iónov medzi neurónmi. V simulácii boli vzory rozpoznávané s presnosťou 95 %.

V predchádzajúcich návrhoch neuromorfných čipov sa  používali dve vodivé vrstvy oddelené amorfným „prepínacím médiom“, ktoré sa správa ako synapsy.  Po zapnutí prúdia ióny cez médium a vytvárajú  vodivé vlákna napodobňujúce synaptickú záťaž alebo silu či slabosť signálu medzi dvoma neurónmi.

Problém tohto prístupu spočíva v tom, že signály bez definovaných štruktúr  môžu prúdiť nekonečným počtom ciest, čo spôsobuje nekonzistentnosť a nepredvídateľnosť výkonu čipov.

Ak používate určité napätie na to, aby predstavovalo niektoré údaje v umelom neuróne, musíte byť schopní po vymazaní ho napísať znovu presne rovnakým spôsobom,“ povedal vedúci výskumník Jeehwan Kim. V amorfnej forme však prúdia ióny rôznymi smermi, môže sa vyskytnúť veľa defektov a prúd sa dá len ťažko ovládať.

Preto tím použil vrstvu kremíka, na ktorej je vrstva zliatiny kremíka a germánia, pričom obe vrstvy sú usporiadané do podoby mriežky. Vrchná vrstva kremíka a germánia má mriežku trochu hrubšiu, takže obe vrstvy vytvárajú lievikovitú štruktúru, ktorá usmerňuje tok iónov medzi neurónmi.

Keď na túto štruktúru aplikovali napätie, všetky synapsy na čipe vykazovali rovnaký prúd s odchýlkou len 4 %. Jedna synapsa bola testovaná aplikovaním napätia 700-krát, pričom odchýlky prúdu predstavovali len jedno percento. Ide teda o zariadenie s najmenšou premenlivosťou.

Tím otestoval čip aj v simulácii. Simulovaná umelá neurónová sieť pozostávajúca z troch vrstiev neurónov oddelených dvoma vrstvami syntetických synáps dokázala rozpoznať desiatky tisíc ručne písaných číslic s presnosťou 95 % (presnosť existujúceho rozpoznávacieho softvéru je 97 %).

Ďalším krokom bude vytvoriť čip schopný rozpoznávať rukopis s cieľom zostrojiť prenosné zariadenie s neurónovou sieťou. „Nakoniec by čip vo veľkosti nechta mohol nahradiť veľký superpočítač,“ povedal Kim.  „Tento výskum tvorí odrazový mostík k výrobe skutočného hardvéru s umelou inteligenciou.

Výskum bol publikovaný v časopise Nature Materials.

Zdroj: sciencealert.com

Autor: redakcia

Nechajte si posielať prehľad najdôležitejších správ emailom

Mohlo by Vás zaujímať

Technológie 1

Samsung Galaxy A7 má fotoaparát s tromi objektívmi

20.09.2018 04:00

Nový smartfón Samsung Galaxy A7 má dva charakteristické prvky, podľa ktorých sa bude dať odlíšiť od ostatných modelov - snímač odtlačkov prstov na bočnej hrane a najmä fotoaparát s tromi objektívmi. N ...

Technológie

Umelá inteligencia v smartfónoch Huawei

20.09.2018 00:09

Huawei na veľtrhu IFA 2018 predstavil nový procesor, alebo aby sme boli presní SoC – System on Chip s označením Kirin 980. Je to už druhá generácia procesorov Kirin, ktoré majú hardvérovú podporu umel ...

Technológie

Už o pár rokov roboty odpracujú viac práce ako ľudia. Tieto pracovné pozície sa však zatiaľ nemusia báť o svoje stoličky

20.09.2018 00:20

Podľa najnovšej štúdie Svetového ekonomického fóra (World Economic Forum – WEF) robotické technológie v blízkej budúcnosti vytvoria viac pracovných miest, ako zničia. Do roku 2020 by malo byť o 58 mil ...

q

Žiadne komentáre

Vyhľadávanie

codefest

Najnovšie videá



PC forum button