| +11 голос |
|
Компьютеры, которые функционируют как человеческий мозг, могут в ближайшее время стать реальностью благодаря новому исследованию с использованием оптических волокон из специального стекла.
Исследование имеет потенциал, который позволить создать более быстрые и интеллектуальные оптические компьютеры, способные к обучению и развитию.
Исследователи из Научно-исследовательского центра оптоэлектроники (ORC) в университете Саутгемптона, Великобритания, и Центра дисруптивных фотонных технологий (CDPT) Технологического университета Наньян (NTU), Сингапур, продемонстрировали, как нейронные сети и синапсы в мозге могут быть смоделированы с помощью оптических импульсов в качестве носителей информации, используя специальные волокна, изготовленные из стекол, которые чувствительны к свету и известные как халькогениды.
Соавтор, проф. Дэн Хьюак (Dan Hewak) из ORC, говорит: «Еще на заре компьютерной эры ученые искали способы имитировать поведение человеческого мозга, заменяя нейроны и нашу нервную систему электронными ключами и памятью. Теперь место электронов заняли свет и оптические волокна, которые демонстрируют большой потенциал для построения компьютера, работающего аналогично мозгу. В основе адаптивной природы и возможности обработки информации нашим мозгом лежит когнитивная функциональность центральных нейронов».
В последнее десятилетие исследования в области нейроморфических вычислений располагают современным программным обеспечением и электронным оборудованием, которые имитируют функции мозга и сигнальные протоколы, направленные на повышение эффективности и адаптивности обычных компьютеров.
Тем не менее, по сравнению с нашими биологическими системами, сегодняшние компьютеры более чем в миллион раз менее эффективны. Имитация пяти секунд мозговой активности занимает 500 секунд и нуждается в 1,4 МВт мощности, в то время как человеческий мозг сжигает лишь небольшое количество калорий.
С использованием традиционных методов вытягивания волокна из халькогенидных стекол (на основе серы) могут быть изготовлены микроволокна, обладающие различными широкополосными фотоиндуцированными эффектами, которые позволяют включать и выключать волокна. Это оптическая коммутация может быть использована для различных вычислительных приложений следующего поколения, способных обрабатывать огромные объемы данных гораздо более энергетически эффективным способом.
Соавтор, д-р Берад Голипур (Behrad Gholipour), объясняет: «Обращаясь к биологическим системам для вдохновения и используя технологию массового производства фотонных платформ, таких как халькогенидные волокна, мы можем начать улучшать скорость и эффективность обычных вычислительных архитектур, проводя в то же время адаптацию и обучение следующего поколения устройств».
Используя свойства халькогенидных волокон, команда во главе с проф. Чезаре Сочи (Cesare Soci) из NTU продемонстрировала широкий спектр оптических эквивалентов функций головного мозга. Они включают в себя удерживание состояния покоя и моделирование изменений в электрической активности в нервной клетке, когда ее стимулируют. В предлагаемой оптической версии этой функции мозга изменение свойства стекла выступают в качестве изменяющейся электрической активности в нервной клетке, а свет обеспечивает стимул для изменения этих свойств. Это позволяет переключать световой сигнал, который эквивалентен активизации нервных клеток.
Исследование открывает путь для масштабируемых вычислительных систем, функционирующих аналогично мозгу, которые включают «оптические нейроны» со сверхбыстрой скоростью передачи сигнала, более высокой пропускной способностью и более низким энергопотреблением, чем их биологические и электронные аналоги.
«Эта работа предполагает, что "когнитивные" оптические устройства и сети могут быть эффективно использованы для разработки не-булевых вычислений и парадигмы принятия решений, которые имитируют мозговые функции и сигнальные протоколы, что позволит преодолеть узкие места в полосе пропускания и мощности при традиционной обработке данных», - сказал проф. Чезаре Сочи.
Образец халькогенидного стекла
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
| +11 голос |
|
