Подобная мозгу: вычислительная система из серебряных проводов показала превосходящую точность восприятия
Экспериментальная вычислительная система, смоделированная физическим образом, распознала написанные от руки цифры с точностью 93,4%. Основным новшеством экспериментальной методики стал алгоритм обучения, который непрерывно направлял в систему данные об успешности выполнения задач при обучении в реальном времени.
Новый алгоритм превзошёл показатели традиционного машинного обучения, которые в среднем обеспечивали точность в 91,4%. Исследователи также продемонстрировали, что память о предыдущих вводных данных, хранящихся непосредственно в системе, улучшает обучение. Напротив, прочие методы вычислений сохраняют сведения о накопленном опыте в программном или аппаратном обеспечении отдельно от процессоров.
В течение 15 лет учёные из института наносистем при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (CNSI) создавали свою платформенную технологию вычислений. Она похожа на человеческий мозг с его множеством связей и состоит из сложной сети проводов, распределённых на слое электродов. Система воспринимает вводные данные и выдает результаты благодаря электрическим импульсам. Провода в её составе настолько малы, что у них наномасштабный диаметр, то есть измеряется в миллиардных долях метра.
Построенную по принципу мозга сеть изготовили из материала с содержанием серебра и селена. Важно, что веществу доверили самостоятельно организоваться в сеть перекрещивающихся нанопроводков поверх комплекта из 16 электродов.
Разработанный «серебряный мозг» очень непохож на современные компьютеры. В последних отдельные модули памяти и обработки из атомов, положение которых неизменно, когда через них при проходят электронов. А вот сеть из нанопроводков физически меняет конфигурацию в ответ на стимул. Память уникальной новинки основана на атомной структуре и распределена по всей системе. Там, где провода перекрываются, соединения могут возникать или прекращаться подобно происходящему с синапсами в биологическом мозге, когда нейроны взаимодействуют между собой.
Соавторы исследования из Университета Сиднея придумали упрощённый алгоритм для ввода данных и интерпретации итогов. Он настроен так, чтобы использовать способность мозгоподобной системы динамически изменяться и обрабатывать несколько пакетов данных одновременно.
Ученые «натаскали» и протестировали сеть на рукописных цифрах. Изображения передавали в «серебряный мозг» пиксель за пикселем с электрическими импульсами по одной тысячной секунды. За тон пикселей, светлых либо тёмных, отвечали модуляции напряжения.
Сеть из нанопроводков всё ещё проходит стадию разработки. Но её создатели уже сейчас ожидают, что для сопоставимых задач ей потребуется куда меньше энергии, чем кремниевым системам искусственного интеллекта (ИИ). Сеть также сулит решение задач, с которыми уже сталкивается ИИ — это анализ меняющихся во времени сложных данных, например, динамики погоды. Уже существующие варианты ИИ при этом требуют огромных объёмов обучающих данных и чрезвычайно высоких затрат энергии.
Итак, в разработке совместили в тандем аппаратное и программное обеспечение. И рассчитывают, что полученная сеть из нанопроволок может затем играть дополнительную роль наряду с электронными устройствами на основе кремния. Память и обработка данных в подобных мозгу физических системах, способных постоянно подстраиваться и обучаться, хорошо подошли бы для «пограничных вычислений» — так называют обработку сложных данных локально, не связываясь с удалёнными серверами.
Потенциальные области применения «серебряного мозга» — робототехника, автономная навигация на транспорте, интеллектуальные устройств интернета вещей, мониторинг здоровья и координация показаний датчиков сразу в нескольких местах.
Новый алгоритм превзошёл показатели традиционного машинного обучения, которые в среднем обеспечивали точность в 91,4%. Исследователи также продемонстрировали, что память о предыдущих вводных данных, хранящихся непосредственно в системе, улучшает обучение. Напротив, прочие методы вычислений сохраняют сведения о накопленном опыте в программном или аппаратном обеспечении отдельно от процессоров.
В течение 15 лет учёные из института наносистем при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (CNSI) создавали свою платформенную технологию вычислений. Она похожа на человеческий мозг с его множеством связей и состоит из сложной сети проводов, распределённых на слое электродов. Система воспринимает вводные данные и выдает результаты благодаря электрическим импульсам. Провода в её составе настолько малы, что у них наномасштабный диаметр, то есть измеряется в миллиардных долях метра.
Построенную по принципу мозга сеть изготовили из материала с содержанием серебра и селена. Важно, что веществу доверили самостоятельно организоваться в сеть перекрещивающихся нанопроводков поверх комплекта из 16 электродов.
Разработанный «серебряный мозг» очень непохож на современные компьютеры. В последних отдельные модули памяти и обработки из атомов, положение которых неизменно, когда через них при проходят электронов. А вот сеть из нанопроводков физически меняет конфигурацию в ответ на стимул. Память уникальной новинки основана на атомной структуре и распределена по всей системе. Там, где провода перекрываются, соединения могут возникать или прекращаться подобно происходящему с синапсами в биологическом мозге, когда нейроны взаимодействуют между собой.
Соавторы исследования из Университета Сиднея придумали упрощённый алгоритм для ввода данных и интерпретации итогов. Он настроен так, чтобы использовать способность мозгоподобной системы динамически изменяться и обрабатывать несколько пакетов данных одновременно.
Ученые «натаскали» и протестировали сеть на рукописных цифрах. Изображения передавали в «серебряный мозг» пиксель за пикселем с электрическими импульсами по одной тысячной секунды. За тон пикселей, светлых либо тёмных, отвечали модуляции напряжения.
Сеть из нанопроводков всё ещё проходит стадию разработки. Но её создатели уже сейчас ожидают, что для сопоставимых задач ей потребуется куда меньше энергии, чем кремниевым системам искусственного интеллекта (ИИ). Сеть также сулит решение задач, с которыми уже сталкивается ИИ — это анализ меняющихся во времени сложных данных, например, динамики погоды. Уже существующие варианты ИИ при этом требуют огромных объёмов обучающих данных и чрезвычайно высоких затрат энергии.
Итак, в разработке совместили в тандем аппаратное и программное обеспечение. И рассчитывают, что полученная сеть из нанопроволок может затем играть дополнительную роль наряду с электронными устройствами на основе кремния. Память и обработка данных в подобных мозгу физических системах, способных постоянно подстраиваться и обучаться, хорошо подошли бы для «пограничных вычислений» — так называют обработку сложных данных локально, не связываясь с удалёнными серверами.
Потенциальные области применения «серебряного мозга» — робототехника, автономная навигация на транспорте, интеллектуальные устройств интернета вещей, мониторинг здоровья и координация показаний датчиков сразу в нескольких местах.
- Дмитрий Ладыгин
- techxplore.com
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
3700-летний вирус, спрятанный в средневековых книгах, только что убил 500 тысяч животных
Сколько еще патогенов дремлет в библиотечных хранилищах Европы и России, точно не скажет ни один ученый...
«Этого не должно происходить»: что ученые нашли в облаках Венеры
Там возможны абсолютно другие, просто невероятные формы жизни. И эксперименты это доказали...
Молилась и убивала: какой диагноз ставят Салтычихе психиатры и психологи?
Ученые говорят: феномен жестокости самой страшной помещицы России разгадан, но......
Супервспышка-1947: тогда Земля избежала триллиона бомб. Но успокоилось ли Солнце?
Астрофизики говорят, что нам очень повезло со звездой. Но шансы на глобальную катастрофу все-таки есть...
Карта 1587 года и Ноев ковчег: почему место совпало с раскопками на Арарате?
Длина «судна», кстати, тоже совпала, и это не может не настораживать...
«Выстрел» прямо в Землю: астрономы обнаружили черную дыру, выбрасывающую струю в сторону нашей планеты
Ученые рассказали, как это поможет разгадать важную космическую тайну...
Камчатка 1000 лет назад: археологи заглянули в исчезнувший мир из космоса
Предков этих людей изгнало мощное извержение вулкана, но через столетия они вернулись в родные земли...
Жизнь за пределами Земли: что рассказала ученым межзвездная комета 3I/ATLAS?
Объект настолько древний, что его возраст крайне сложно представить. И это не единственная загадка пришельца из глубокого космоса...
Нашли тайную комнату в гробнице Тутанхамона: почему там может быть Нефертити?
Если гипотеза подтвердится, это будет крупнейшее археологическое открытие современной эпохи...
Астрономы поймали сигнал из космоса: пришельцы или помеха?
И почему главная проблема в том, что мы мастерски сами себе мешаем за пределами Земли?...
928 разбросанных костей в Гёбекли-Тепе: спустя 30 лет раскопок тайна древнейшего храма наконец-то раскрыта
Однако археологи признаются: от открытия им проще не стало. Напротив, все еще больше запуталось...
Черная смерть — двигатель прогресса: как эпидемия чумы в корне поменяла ход истории в Европе
Неожиданно: книгопечатание, отмена крепостного права, раскол западного христианства — это лишь немногие последствия пандемии...
Поделили Москву на «зоны влияния»: генетики рассказали, как живут крысиные «народы» столицы
Почему московские грызуны оказались «неуязвимыми мутантами» и зачем им реки для жизни?...
Тихий океан стал вести странно: молодая вода быстро стареет, а старая, наоборот, молодеет. В чем причина?
Особенно страдает северная часть океана. Но и есть хорошая новость...
Не хуже Тутанхамона: почему сокровища забытых цариц из Ассирии поразили ученых?
Особенно загадочной оказалось гробница II, причем ее тайна до конца не раскрыта и по сей день...
Таинственные пещерные иероглифы в Мексике раскрывают давно потерянную письменность
Оказалось, что разгадки лучше всего искать не в городах, а на склонах гор в глуши...