Naukowcy opracowali nowy elektroniczny komponent, który działa bardziej podobnie do ludzkiego mózgu niż dzisiejsze komputery. Może jednocześnie przetwarzać informacje i je przechowywać – co może sprawić, że komputery przyszłości będą szybsze, inteligentniejsze i znacznie bardziej energooszczędne.
Badanie zostało przeprowadzone przez międzynarodowy zespół, w tym profesora Victora Lópeza-Richarda z Federalnego Uniwersytetu São Carlos (UFSCar) w Brazylii, a wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Nature Communications.
Przeczytaj: Nagrody za czerwone kartki wzrosły ponad trzykrotnie od ostatniego Mistrzostw Świata
Dlaczego dzisiejsze komputery są przestarzałe
Większość nowoczesnych komputerów oddziela przetwarzanie i pamięć. Procesor pada z deszczu, podczas gdy pamięć jest przechowywana. Informacje nieustannie przemieszczają się między tymi dwoma – i kosztuje to zarówno czas, jak i energię.
Ludzki mózg jest zupełnie inny. Komórki mózgowe przetwarzają i przechowują informacje poprzez sieci neuronów i synaps. Naukowcy od dawna marzyli o skopiowaniu tego projektu – dziedziny zwanej obliczeniami neuromorficznymi.
Teraz są o krok bliżej.
Jak działa nowy układ scalony
Nowe urządzenie wykonane jest z dwóch specjalnych materiałów tlenkowych: tlenku glinu lantanowego oraz tytanianu strontu. Tam, gdzie się stykają, powstaje bardzo cienka warstwa, która przewodzi prąd – i działa jak tranzystor, jeden z najbardziej podstawowych elementów elektronicznych.
Ale ten tranzystor jest inny.
Pamięta, co się z nim wydarzyło w przeszłości. Zachowuje się jak memrystor i kondensator – elementy elektroniczne, które zmieniają swoje zachowanie na podstawie wcześniejszych sygnałów elektrycznych. Tak jak synapsy mózgu stają się silniejsze lub słabsze wraz z nauką.
Zamiast umieszczać port sterujący nad kanałem elektrycznym – jak to robi się w tradycyjnych tranzystorach – badacze umieścili porty sterujące po bokach. Te boczne porty magazynują ładunki elektryczne powoli, co pozwala urządzeniu stopniowo dostosowywać swoje zachowanie.
Analogowe – nie cyfrowe
Podczas gdy konwencjonalne tranzystory mają tylko dwa stany – „włączony” lub „wyłączony” – nowe urządzenie może działać w wielu różnych stanach. To zachowanie analogowe sprawia, że lepiej nadaje się do uczenia się, adaptacji i rozpoznawania wzorców – podobnie jak ludzki mózg.
Kolejną ważną cechą jest jego elastyczność. To samo urządzenie może wykonywać wiele zadań tylko poprzez zmianę sposobu połączenia elektrycznego – tzw. polimorfizm elektroniczny. Jeden komponent może zastąpić kilka, zmniejszając potrzebę stosowania różnych części w przyszłych układach.
Testowane na zadaniach mózgowych
Zespół przetestował urządzenie w kilku zadaniach inspirowanych mózgiem:
- Rozpoznawalne, proste odręcznie pisane cyfry
- Wykazywał pamięć krótkotrwałą
- Wykazano plastyczność synaptyczną – zdolność mózgu do wzmacniania połączeń poprzez powtarzane użycie
- Wykonywane operacje logiczne podczas przechowywania informacji w tym samym urządzeniu – bez oddzielnej pamięci
Co najważniejsze, każda operacja zużywała tylko kilka nanodżuli energii – znacznie mniej niż w tradycyjnych komputerach.
Przyszłość: Niskoenergetyczna sztuczna inteligencja i inteligentniejsze komputery
Technologia jest wciąż na etapie proof-of-concept, ale badacze uważają, że potencjał jest ogromny. Przed skomercjalizacją wciąż jest jeszcze wiele do wykonania – w tym poprawa produkcji na dużą skalę i zapewnienie stałej wydajności.
Ale jedno jest pewne: ten chip inspirowany mózgiem daje ekscytujący wgląd w przyszłość sztucznej inteligencji o niskim zużyciu energii i komputerów nowej generacji.
Manchester United zaskakuje gwiazdę Chelsea po tym, jak Fernandes trafia do Spurs