МИТ Научници дизајнирају вештачки синапси за компјутерске чипове попут мозга

Нова ера компјутера се управо приближила, јер су истраживачи креирали дизајн и изводили први практични тест за вештачку синапсу која би омогућила компјутерима да реплицирају неке од најмоћнијих и најзахтевнијих функција мозга.

Док рачунари изгледају моћнији од наших мозгова, ми заправо можемо да се носимо са много ширим опсегом могућих сигнала него са "он" и "офф" бинарним, захваљујући синапсама које управљају везама између неурона.

Реплицирање те способности у компјутеру захтева вештачке синапсе које могу поуздано да пошаљу све те суптилно различите сигнале. Као што описују у часопису у понедјељак Материјали природе, истраживачи са Технолошког института у Масачусетсу обавили су оно што називају првим практичним тестом такве умјетне синапсе, ослобађајући такозвано неуроморфно рачунање.

Иако су се тестови десили само у компјутерским симулацијама, тестови су обећавали. Истраживачи су користили вештачке синапсе како би препознали различите узорке рукописа. Симулација коју су водили успела је да се подудара са оним што постојећи традиционални алгоритми могу да ураде у погледу тачности - 95 наспрам 97 процената - што је импресивна почетна тачка за технологију у апсолутном детињству.

Традиционални дигитални рачунари се ослањају на бинарну сигнализацију. Вредност једног значи "укључено", док вредност нула значи "искључено". Пошто рачунари могу да обављају специфичне прорачуне много брже и ефикасније него што можемо, лако је претпоставити да је овај бинарни приступ бољи од онога што се дешава у нашем мозак.

Али аналогна поставка од 100 милијарди неурона унутар сваког нашег мозга је много сложенија. Тхе 100 триллион синапси који управљају везама између тих неурона не шаљу само сигнале.

Различити типови и бројеви јона који пролазе кроз дату синапсу одређују колико јак сигнал шаље одређеном неурону, а тај спектар могућих порука значи да наш мозак може да откључа много већу разноликост рачунања. Ако би компјутери могли да додају такву врсту сложености својим већ постојећим алатима, гледали бисте неке озбиљно моћне машине - и не би требало да буду ни гиганти.

Ево проблема: Природа је имала неколико милијарди година да усаврши синапсе у нашем мозгу и оне других врста. Истраживачи само неколико година покушавају да створе синтетички еквивалент, а постоје и неки велики камен спотицања. Највеће је да свака вештачка синапса мора поуздано да шаље исту врсту сигнала за сваки улаз који прими, иначе замршеност само деградира у хаос.

"Једном када примените неки напон да представите неке податке са својим вештачким неуроном, морате да их избришете и да га можете поново написати на исти начин", рекла је Ким. „Али у аморфној чврстој маси, када поново пишете, јони иду у различитим правцима јер има пуно дефеката. Овај ток се мења и тешко је контролисати. То је највећи проблем - неуједначеност вештачке синапсе."

Истраживачи МИТ-а су оптимистични када је њихов дизајн направио значајан напредак у овом проблему користећи другачији материјал, једнокристални силицијум који савршено иде без дефеката. У симулацији, истраживачи су дизајнирали вештачке синапсе на овој основи користећи заједнички транзисторски материјал силициј германиум, они су били у стању да створе струје које су варирале само око четири процента између различитих синапси. То није савршено, али то је велики напредак у односу на оно што је раније постигнуто.

За сада, овај рад остаје теоријски, и постоји разлика између демонстрирања обећавајућих резултата у симулацији насупрот реализацији тога у стварном тесту у стварном свијету. Али Ким и његов тим су оптимисти.

"То отвара степеницу за производњу правог умјетног хардвера", рекао је он.