Кафедра інформатики КПНУ ім. І. Огієнка

Studies in tota vita

Дослідники з університету Саутгемптона (University of Southampton) і Технологічного університету Нанянга (Nanyang Technological University, NTU), Сінгапур, виявили, що волоконна оптика, виготовлена ​​з особливого оптичного матеріалу, може використовуватися для створення широкосмугових штучних нейронів, які в багатьох рисах ідентичні їх біологічним аналогам. Використовуючи дану технологію належним чином, можна створити чіпи, які стануть основою комп'ютерів, які можуть думати і навчатися також, як це роблять люди.

Людський мозок здатний дуже швидко обробляти величезну кількість інформації, витрачаючи на це енергію, що не перевищує 20 Вт. На жаль, навіть найпотужніші сучасні суперкомп'ютери програють мозку у багатьох відношеннях, що є наслідком наявності вузьких місць в архітектурі обчислювальних систем. Ці вузькі місця обмежують швидкості передачі та обробки інформації, і для моделювання роботи ділянок мозку навіть в режимі уповільненого часу потрібно в мільйони разів більша енергія, ніж потрібно мозку для виконання тих же самих операцій.

мозок

Одним з перспективних способів подолання проблеми вузьких місць обчислювальної архітектури є створення нової архітектури комп'ютерів, які працюють на принципах роботи головного мозку і які здатні думати і вчитися як людина. Цей напрямок уже оформилося у вигляді так званих нейроморфних обчислень, нової дисципліни, в якій робота електронних ланцюгів наслідує біологічним процесам, що відбувається в мозку.

Свого часу багато груп вчених та інженерів виробляли спроби, деколи цілком вдалі, створення нейроморфних процесорів та спеціалізованих чіпів. Але всі вони покладалися лише на чисту електроніку. Група, очолювана професором Чезаре Сочі (Prof. Cesare Soci) з NTU, знайшла, що скло, виготовлене із застосуванням сірковмісних сполук, може використовуватися для створінь нейроморфних чіпів, заснованих на принципах волоконної оптики. Використовуючи такий підхід можна істотно розширити смугу пропускання даних і зменшити витрату енергії до рівня, а може й менше рівня витрати енергії біологічними нейронами.

Синапси

Створений ученими штучний оптичний синапс багато в чому поводиться подібно звичайному синапси. Основною різницею є те, що сигнали, що активують нейрони в мозку, мають електричну і хімічну природу, а в оптичні нейрони, як нескладно здогадатися, оперують виключно оптичними сигналами.

Оскільки "внутрішня робота" нейроморфного оптичного чіпа вельми подібна роботі мозку, то в роботі штучного мозку можуть бути використані асоціативні принципи навчання і багато інших функцій, засновані на більш складних принципах обробки даних. "Навчають фотоелектричні прилади, об'єднані в складні мережі, можуть використовуватися для реалізації нових обчислювальних парадигм, заснованих на принципах, зовсім відмінних від принципів булевої логіки. Ці парадигми, сформовані у вигляді абсолютно нової архітектури, дозволять обчислювальній системі наслідувати функціям мозку і використовувати аналогічні принципи передачі сигналів, що в свою чергу може стати рішенням для зняття обмежень швидкості передачі та обробки інформації, які гальмують швидкодію традиційних систем "- розповідає професор Сочі.

Більше того, вважають вчені, оптичні штучні нейрони, які можуть працювати на швидкостях, порівнянних зі швидкістю світла, при подальшому розвитку цієї технології зможуть перевершити біологічні нейрони за показниками швидкості передачі інформації, витрати енергії і навіть за габаритними розмірами. А це, в свою чергу, може призвести до появи надзвичайно компактних і надзвичайно високопродуктивних обчислювальних систем, які зможуть позмагатися за своїми можливостями навіть з квантовими комп'ютерами, які є одними з головних кандидатів на звання обчислювальних систем наступних поколінь.

Джерело:http://www.dailytechinfo.org/

 

Gravatar

Comments

Comments are closed on this post.