Новое открытие прокладывает путь для компьютеров, похожих на мозг

Ученые уже давно стремились создать компьютеры, которые работали бы так же энергоэффективно, как наш мозг. В исследовании, проведенном сотрудниками Гетеборгского университета, Швеция, впервые удалось объединить функцию памяти с функцией вычисления в одном компоненте. Это открытие открывает путь для более эффективных технологий, от мобильных телефонов до беспилотных автомобилей.

В последние годы компьютеры смогли решать сложные когнитивные задачи, такие как распознавание языка и изображений или отображение сверхчеловеческих шахматных навыков, во многом благодаря искусственному интеллекту (ИИ). В то же время человеческий мозг по-прежнему не имеет себе равных по своей способности выполнять задачи эффективно и энергоэффективно.

«Поиск новых способов выполнения вычислений, которые напоминают энергоэффективные процессы мозга, было основной целью исследований на протяжении десятилетий. Познавательные задачи, такие как распознавание изображений и голоса, требуют значительной мощности компьютера, и мобильных приложений, в частности, такие как мобильные телефоны, дроны и спутники, требуют энергоэффективных решений, - говорит Йохан Окерман, профессор прикладной спинтроники в Гетеборгском университете.

Работая с исследовательской группой в Университете Тохоко, проф. Окерман провел исследование, которое сделало важный шаг вперед в достижении этой цели. В работе, опубликованной в престижном журнале Nature Materials, ученым впервые удалось связать два основных инструмента для сложных вычислений: сети осцилляторов и мемристоры.

Проф. Окерман описывает осцилляторы как колебательные контуры, которые могут выполнять вычисления, и которые сопоставимы с нервными клетками человека. Мемристоры - это программируемые резисторы, которые также могут выполнять вычисления и имеют встроенную память. Это делает их сопоставимыми с ячейками памяти. Интеграция этих двух аспектов - серьезное достижение исследователей.

«Это важный прорыв, потому что мы показываем, что можно объединить функцию памяти с функцией вычислений в одном компоненте. Эти компоненты работают больше как энергоэффективные нейронные сети мозга, что позволяет им стать важными строительными блоками в будущих, более похожих на мозг компьютерах».

По словам Йохана Окермана, открытие позволит применить более быстрые, простые в использовании и менее энергоемкие технологии во многих областях. Он считает огромным преимуществом то, что исследовательская группа успешно произвела компоненты на чрезвычайно малой площади: сотни компонентов помещаются на площади, эквивалентной одной бактерии. Это может иметь особое значение для небольших приложений, таких как мобильные телефоны.

«Более энергоэффективные вычисления могут привести к появлению новых функций в мобильных телефонах. Примером могут служить цифровые помощники, такие как Siri или Google. Сегодня вся обработка выполняется серверами, поскольку для таких расчетов на телефоне небольшого размера требуется слишком много энергии. Вместо этого расчеты можно было бы выполнять локально, на реальном телефоне, они могли бы выполняться быстрее и проще без необходимости подключения к серверам. Чем с большей энергоэффективностью могут выполняться когнитивные вычисления, тем больше становится возможным приложений. Вот почему наше исследование действительно имеет потенциал для продвижения в этой области», - прокомментировал разработку профессор.

Нейроморфные вычисления - это область, связанная с искусственным интеллектом, которая пытается имитировать нейронные сети мозга. В исследовании используются новые алгоритмические подходы, которые напоминают то, как человеческий мозг интегрируется с окружающим миром, чтобы обеспечить способность, приближающуюся к человеческому познанию.

Новые компоненты позволяют производить расчеты с низким энергопотреблением. В исследовании, проведенном учеными из Гетеборгского университета, впервые удалось объединить функцию памяти и функцию вычисления в одних и тех же компонентах

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365