Новости Hardware

Российские учёные предложили новый вариант искусственных нейронов — электронный мозг на них будет на порядки лучше существующих

Современные нейроморфные процессоры, производимые на основе классических КМОП-техпроцессов, сильно ограничены в возможностях имитировать мозг биологических существ. Проблема в том, что для работы каждого искусственного нейрона необходимо примерно 20 транзисторов, что ведёт к высокому потреблению энергии искусственными мозгами и к серьёзному тепловыделению. Российские учёные придумали, как решить эту проблему.

 Источник изображения: Nanomaterials

Источник изображения: Nanomaterials

«Лучшие на сегодня нейроморфные системы имитируют сети, состоящие примерно из одного миллиона нейронов и четверти миллиарда синапсов. Однако самые амбициозные биологические проекты ставят цели достичь 10 миллиардов нейронов и 100 триллионов синапсов. Стремление к такой высокой сложности требует решений на основе новых физических принципов передачи и обработки сигналов. Мы исследовали двух- и трёхпереходные сверхпроводящие квантовые интерферометры с джозефсоновскими контактами на основе золотых нанопроволок», — рассказал директор Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ Василий Столяров.

Учёные из МФТИ и МГУ им. М. В. Ломоносова предложили для реализации сверхпроводящих аналогов нейронов решение с использованием нанопроводов из золота. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда, и завершилась она публикацией в журнале Nanomaterials.

Учёные реализовали искусственный нейрон с помощью только двух джозефсоновских контактов. Это на порядок меньше, чем при использовании транзисторов в нейроморфных процессорах. К примеру, нейроморфный процессор Intel Loihi II представляет собой 1 млн искусственных нейронов и при этом содержит 2,3 млрд транзисторов (далеко не все из них идут на имитацию нейронов, но всё же).

Джозефсоновский переход — это контакт двух сверхпроводников через слой диэлектрика. При переключении перехода происходит строго дозированный всплеск напряжения, форма которого близка к форме импульса в нейросети живого мозга. Пара таких переходов и нанопроволока из золота успешно имитируют работу одного нейрона и довольно экономично с точки зрения потребления энергии. Всё что необходимо для достижения нужного эффекта — это охладить массивы до криогенных температур вблизи абсолютного нуля.

На основе подобных нейронов можно будет создавать массивы из нескольких миллиардов искусственных нейронов и удержаться в рамках разумного бюджета потребления. Тем самым искусственный мозг может вырасти в возможностях до мозга медведя (9,5 млрд нейронов) и жирафа (10,75 млрд нейронов), тогда как возможности процессора Intel Loihi II — это мозг насекомых.

Более того, российские учёные разработали вариант искусственных нейронов, имитирующих работу в особых биологических условиях — под воздействием медикаментов или с повреждениями. Это придаст исследованиям новое направление, связанное с изучением деятельности мозга в нестандартных условиях.

Николай Клёнов, доцент МГУ им. М. В. Ломоносова, добавляет: «Предлагаемый нейрон способен имитировать биологическую активность, соответствующую типичной реакции нейрона на обычную внешнюю стимуляцию, а также на допороговое раздражение. Кроме того, он имитирует режим травмы — биофизическую аномалию, вызванную различными нервными заболеваниями и повреждениями нейронов, и взрывной режим».

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Минпромторг России представил предложения по импортозамещению в сфере критической инфраструктуры 4 ч.
МТС создает конкурента «Ростелеком-Солар» в сфере кибербезопасности 5 ч.
Выход тактической ролевой игры Metal Slug Tactics перенесли на будущий год 5 ч.
Начало раннего доступа сетевого симулятора выживания Nightingale откладывается — игру улучшают и переводят на Unreal Engine 5 6 ч.
«Одержимый» роглайт Cult of the Lamb добрался до прилавков и приглянулся критикам 7 ч.
Uptime Institute: сервисы в облаках можно сделать значительно устойчивее к сбоям, но в этом случае они обойдутся намного дороже 7 ч.
Студия-разработчик Elite Dangerous сменила гендиректора — впервые с момента основания почти 30 лет назад 7 ч.
Приключенческий роглайк-боевик Lovecraft’s Untold Stories 2 получил новую дату выхода — ждать осталось чуть больше месяца 8 ч.
Авторы средневековой стратегии Inkulinati подтвердили релиз в Game Pass и намекнули на скорые новости о дате выхода 9 ч.
Новая раздача Epic Games Store предложит стать владельцем передвижной закусочной в Cook, Serve, Delicious! 3?! 9 ч.
Xiaomi представила TWS-наушники Buds 4 Pro: до 38 часов автономности и активное шумоподавление за $163 3 ч.
ASUS ROG представила игровой роутер Rapture GT-AX11000 Pro с поддержкой Wi-Fi 6 и UNII 4 3 ч.
Новая статья: Обзор часов Amazfit T-Rex 2: большой шаг вперёд 3 ч.
«Роскосмос» приступил к разработке проекта спутников связи «Экспресс-РВ» 6 ч.
Razer представила лёгкую беспроводную игровую мышь DeathAdder V3 Pro 6 ч.
NEO Semiconductor представила второе поколение уникальной памяти X-NAND 7 ч.
Конфликт вокруг будущего дата-центров в Ирландии продолжает разгораться — теперь за дело взялись активисты на западе страны 8 ч.
Xiaomi разработала автомобильный автопилот и к 2024 году хочет стать асом автономного вождения 8 ч.
Xiaomi представила 12,4-дюймовый планшет Pad 5 Pro с Snapdragon 870, 120-Гц экраном и батареей на 10 000 мА·ч 9 ч.
Xiaomi представила робота-гуманоида CyberOne — он ходит со скоростью 3,6 км/ч, носит 1,5 кг одной рукой и понимает эмоции 9 ч.