В середине прошлого года, о чём мы в своё время сообщали, под эгидой агентства DARPA стартовала программа возрождения электроники США (Electronics Resurgence Initiative, ERI). Одним из пунктов программы было заявлено о разработке новых компьютерных архитектур, которые бы отвечали на вызовы времени. Это оптимальная обработка Больших Данных, ИИ и другое. На днях DARPA объявило о новой инициативе в рамках реализации второй фазы программы ERI. Агентство запускает программу DBRE ― Digital RF Battlespace Emulator, по-русски Цифровой эмулятор радиочастотного боевого пространства. Ожидается, что эмулятор позволит тренировать настоящие радары и системы связи в виртуальном пространстве подобно тому, как происходит тренировка людей в VR.

DARPA

Необходимость тренировать системы радиолокации и связи в виртуальном пространстве объясняется растущей сложностью и комплексностью подобных решений. К тому же, на симуляторе можно воссоздать боевые условия в режиме 24/7/365 с различными сценариями использования оборудования без риска потерять его, чем чреваты проверки новых систем в горячих точках. Наконец, поднимает голову искусственный интеллект. Для обучения ИИ на начальных этапах лучше симулятора пока ничего не придумано. К сожалению для радарных систем, виртуальная реальность, которая подходит для тренировки пилотов, совершенно не годится для тренировки в боевом радиочастотном пространстве. Для них она низкого качества и с низкой точностью отображения объектов и результатов измерений.

Для создания симуляторов по программе DBRE агентству требуется разработка новой компьютерной архитектуры. Ставится задача создать высокопроизводительную вычислительную платформу (суперкомпьютер) с выполнением задач в реальном времени: Real Time HPC или RT-HPC. Платформа RT-HPC должна обеспечить баланс между минимальными задержками и высочайшей производительностью. Например, сочетая массивные вычислительные возможности GPU и минимальные задержки с помощью матриц ПЛИС, которые по производительности уступают графическим процессорам.

Исходя из заявленного, исследования по программе DBRE будут вестись в двух основных областях. Первая область ― это разработка суперкомпьютеров реального времени для повторяемого взаимодействия множества радиочастотных систем в замкнутом окружении. Полученные решения также можно будет использовать для научных и коммерческих целей. Вторая область ― это фокус на разработку инструментов, спецификаций и интерфейсов, как и других требований для поддержки и интеграции RT-HPC и симуляторов RF. Эти компоненты помогут создать и контролировать различные сценарии тестирования с подключением к ним внешних установок для проведения множественных экспериментов.

Агентство перспективных исследований МО США объявило о запуске новой программы Guaranteeing AI Robustness against Deception (GARD). Программа «Гарантированная устойчивость ИИ к обману» призвана заткнуть дыру в безопасности систем с машинным обучением. Это не обязательно сознательный обман ИИ со стороны враждебно настроенных личностей или таких же ИИ-платформ. Система с машинным обучением может быть введена в заблуждение как несовершенством алгоритма обучения и принятия решений, так и вследствие изменения условий, в которых необходимо принимать решение. Цена ошибок может быть большой и даже неоценимой, если речь идёт об ИИ, которые вовлечены в процессы по обеспечению жизнедеятельности человека.

DARPA

В рамках программы GARD будут преследоваться три основные цели. Во-первых, создание фундаментальных теоретических обоснований защищающихся ML и соответствующей терминологии. Во-вторых, разработка и тестирование защищающихся систем в широком спектре назначения и настроек. В-третьих, построение испытательного стенда для представления защищающихся систем машинного обучения (ML) в сценариях различных угроз.

Работу по созданию защищающихся систем машинного обучения предполагается начать с защиты систем распознавания изображений. Например, подобные системы используются в самоуправляемых автомобилях, которые в случае ошибочной интерпретации дорожных знаков могут оказаться в аварийной ситуации. Затем от ошибок и введения в заблуждение будут избавлять обучающиеся системы с обработкой видео, аудио и более сложные ― с множеством разнообразных датчиков. Также будут проводиться работы для создания систем с умением предсказывать ситуации, принимать решения и адаптироваться к различным условиям в течение времени жизни системы.

Программа GARD не будет ограничена чисто математическими или аппаратными наработками в области искусственного интеллекта и машинного обучения. Будут рассматриваться также биологические механизмы защиты на примере работы иммунной системы. Природа научила живые организмы идентифицировать атаки, запоминать их и противодействовать угрозам. Почему бы ни применить подобные алгоритмы для защиты искусственного интеллекта?

Как справедливо рассуждают в DARPA, агентстве по управлению перспективными исследованиями Министерства обороны США, ключевой ингредиент любого успешного коллектива ― военного, спортивного или делового ― это взаимное доверие с полным пониманием того, кто и на что способен в той или иной ситуации. Поскольку машины становятся умнее, они вполне способны стать участниками команды в паре с человеком. Но для повышения уровня доверия необходимо, чтобы автономная система могла трезво оценить свой уровень компетентности в реально складывающихся условиях и сообщить об этом человеку или участникам коллектива. Сегодня это невозможно, уверены в DARPA, либо реализовано в самом зачаточном состоянии.

Автомобиль сообщает, что он 1000 раз ездил ночью в дождь и при этом мог с 90 % точностью отличить человека от препятствия (DARPA)

Для наделения автономных систем способностью трезвой самооценки DARPA запускает программу Competency-Aware Machine Learning (CAML), подробнее о которой планирует рассказать 20 февраля. Уже из названия программы понятно, что агентство ищет решения в области машинного обучения и искусственного интеллекта. В программу входит не только моделирование и разработка алгоритмов поведения автономных систем, но также разработка интерфейса взаимодействия человека и машины.

В качестве примера автономной системы с возможностью самостоятельной оценки компетентности руководитель проекта CAML приводит следующую ситуацию. При заказе автономного такси ночью в плохую погоду клиент получает ответ от двух автомобилей, один из которых сообщает о 1000 успешных поездках в ночь и под дождём, в ходе которых система автомобиля с точностью 90 % отделяла живого человека от неодушевлённых препятствий. Другой автомобиль заявил о 99 % точности в сходных ситуациях, но он побывал в таких условиях только 100 раз. Тем самым клиент может сам сделать вывод и выбрать тот автомобиль, который покажется ему более опытным для поездки в сложных погодных условиях.

В конечном итоге знание человека об оперативном состоянии и готовности автономной системы выполнить определённую работу с прогнозируемым результатом повысит эффективность взаимодействия и приведёт к максимально согласованным действиям.

В рамках стартовавшей прошлым летом глобальной программы оборонного агентства DARPA по возрождению электроники в США будет запущена подпрограмма для разработки доверенной компьютерной архитектуры. Новая программа называется GAPS (Guaranteed Architecture for Physical Security), что переводится на русский как архитектура с гарантированной на физическом уровне безопасностью.

Технологий защиты данных на смартфонах и ПК воз и маленькая тележка. В том числе существует масса стандартов и физических методов защиты данных в виде модулей доверенных вычислений, токенов и прочего. Как показывает практика, всего этого недостаточно для гарантированной защиты чувствительной для пользователя или секретной информации коммерческой или государственной важности. И дело даже не в том, что данные украли. Проблема в том, что совершенно неизвестно, какие данные скомпрометированы, а какие нет.

Программа GAPS призвана гарантированно ответить на вопрос, была ли утечка информации или нет. Защита данных должна быть реализована на физическом уровне в виде адаптируемой и легко интегрируемой в ПК, смартфоны и другую электронику вычислительной архитектуры и программного обеспечения. Надстройка безопасности должна быть прозрачной для разработчиков и не затрагивать частные аппаратные проекты и фреймворки. Кроме того, физическая защита при передаче данных должна изолировать передаваемую информацию и уведомлять о степени защиты принимающей стороны. Попросту говоря, пользователь по поводу всех вводимых на устройстве данных получает гарантированный ответ, где они будут храниться (локально или удалённо) и с какой степенью защиты.

Современные решения по защите данных, считают в DARPA, либо слишком сложны для реализации и использования неподготовленными людьми, либо не дают однозначного ответа на вопрос о том, куда деваются данные после ввода. Облачные системы только добавили неопределённости в эту ситуацию. Регулярные и многочисленные сообщения об утечках персональных данных служат наглядным подтверждением несовершенства защиты и неосведомлённости граждан о том, где гуляет информация с их смартфонов.

В общем случае программа GAPS предполагает поиск решений в трёх областях. Во-первых, создание аппаратных решений и интерфейсов. Во-вторых, разработку сопутствующего программного инструментария. В-третьих, интеграция компонентов и инструментов, включая проверку в составе действующих систем Министерства обороны США. Также в рамках программы GAPS будет решаться вопрос адаптации физической защиты данных в коммерческих платформах и в системах для личного использования.

Организация министерства обороны в области передовых поисковых проектов США DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) объявила о подготовке новой программы MACH. Название программы расшифровывается как Materials Architectures and Characterization for Hypersonics или, по-русски, программа выработки спецификаций и состава материалов для гиперзвука. Если вкратце, то оборонное ведомство США призывает найти приемлемое решение для охлаждения сверхперегретых краёв (кромок) движущихся с гиперзвуком объектов: транспортных средств или средств доставки боевых грузов.

...и не сгорел в плотных слоях атмосферы (DARPA)

Под гиперзвуком принято считать скорость свыше 5 Махов или в пять раз выше скорости распространения звука в атмосфере. Движущиеся с гиперзвуковой скоростью в атмосфере объекты подвергаются высочайшим нагрузкам в виде трения о воздух. Поэтому разработка материалов, которые могут выдержать температуры как в «плавильном горне» — это технологический вызов для учёных и необходимое решение для создания гиперзвуковых транспортных средств.

Подробнее о программе MACH будет рассказано 22 января 2019 года на мероприятии DARPA. В целом программа должна помочь в поиске и разработке новых термоустойчивых структурных материалов для защиты краёв и фронтальных частей гиперзвуковых движущихся объектов, которые подвергаются наибольшему нагреву. Новые термоустойчивые материалы должны сохранять форму и лучше охлаждаться. Для этого, в частности, предполагается создать масштабируемую структуру материала, которая позволила бы массивный перенос тепла для его распространения и выброса.

Программа MACH охватит две технологические области. В первой из них будут разрабатывать и доводиться до зрелого решения полностью интегрированные пассивные системы отвода тепла от кромок и обтекателей. Вторая область исследований — это разработка новых пассивных и активных термальных защитных структур, покрытий и материалов с учётом современных уточнённых представлений в области термодинамики. Об этом также подробно будет рассказано в январе.

Традиционные сигнальные интерфейсы с использованием проводных соединений продолжают хорошо себя проявлять на ближней дистанции — в виде токовых проводников в полупроводниковых чипах. На дальней дистанции — для передачи данных между чипами (процессорами, контроллерами и так далее) — проводные соединения становятся препятствием для дальнейшего наращивания параллелизма в вычислениях. Это проявляется не только в ограничении пропускной способности, но также ведёт к увеличению энергозатрат на передачу растущего потока данных. Очевидно, что с этим что-то надо делать. Например — переходить на оптические интерфейсы вместо электрических.

Для решения комплекса проблем, связанных с интеграцией оптических интерфейсов в полупроводниковые приборы и инфраструктуру, агентство DARPA учредило новую программу «PIPES». Аббревиатура PIPES расшифровывается как Photonics in the Package for Extreme Scalability (фотоника в упаковке для исключительного масштабирования). Действие программы будет касаться трёх областей разработок. Во-первых, необходимо создать технологии для интеграции оптических интерфейсов в состав чипов или многочиповых сборок (модулей). Предполагается интеграция оптических I/O-компонентов в интегральные схемы, ПЛИС, графические процессоры и заказные БИС (ASIC). В продолжение работ в этой области необходимо будет помочь в создании в США экосистемы для повсеместного внедрения данного вида разработок.

Второй областью разработок по программе «PIPES» станут поиски технологий и методов передачи данных оптическим способом между чипами и модулями. Иначе говоря, требуется создать интерфейс для передачи оптических сигналов между встроенными в чипы оптическими модулями. Третья область разработок, которая вытекает из первых двух — это необходимость управлять сотнями и тысячами узлов с оптическими интерфейсами. Напомним, всё идёт к увеличению параллелизма в вычислениях, так что сложность и запутанность систем будут расти завидными темпами.

В третью область исследований внесена разработка малопотребляющих и высокоплотных многоканальных и многопортовых оптических интерфейсов. Также к этой области относится разработка малопотребляющих оптических коммутаторов. Разработки во всех трёх областях программы «PIPES», уверяют в DARPA, найдут применение не только в области военного оборудования, но также на гражданке.

На сайте агентства DARPA (The Defense Advanced Research Projects Agency, Defense ARPA) появилось сообщение о запуске новой программы Accelerated Molecular Discovery (AMD). Программа по ускорению открытия новых молекул направлена на военные цели, что, впрочем, не исключает мирного применения разработок, если таковые будут предложены.

DARPA

По представлению учёных, вселенная молекул насчитывает 10⁶⁰ комбинаций. Из этого фактически бесконечного множества человечеством открыто и исследовано только 140 млн молекул. Среди неоткрытых молекул наверняка скрываются такие, которые способны укрепить оборонную и наступательную мощь США. Проблема только в том, что каждое новое открытие молекул до сих пор — это интуитивный путь движения учёных с длительными повторяющимися экспериментами, а военным надо быстро и чётко. Дан приказ — немедленно выполнить и доложить!

К счастью, на подхвате оказался поднимающий голову искусственный интеллект. Программа AMD (не путать с одноимённой компанией) предполагает конкурс решений на базе ИИ для создания молекул по представленному набору требований. Это могут быть молекулы для безопасного моделирования боевых химических агентов, для медицины, для покрытий, для красок, для эффективного топлива и многое другое, что придёт на ум пытливому военному разуму.

Платформы ИИ для поиска новых молекул должны уметь извлекать информацию из баз данных и из текстов и создавать инструменты и физически обоснованные руководства для производства молекул с заранее заданными характеристиками. Вебинар с разъяснениями программы DARPA AMD запланирован на 18 октября. Кроме этого, агентство ждёт талантливых химиков и коллективы для работы над увлекательными проектами.

Электроника США начинает возрождение. Правда, пока только на бумаге или в основном на бумаге. Во вторник, 24 июля, на саммите Electronics Resurgence Initiative Summit руководители тематических программ агентства DARPA объявили первых участников программы. Полный список победителей (руководителей проектов) с общим призовым фондом в размере $1,5 млрд на пять следующих лет можно найти по этой ссылке. Нас же интересуют имена компаний, которые будут возрождать электронику США.

Главными действующими лицами программы «Инициатива DARPA по возрождению электроники» (Electronics Resurgence Initiative, ERI) станут гиганты полупроводниковой индустрии — компании IBM, Intel, NVIDIA и Qualcomm, а также малоизвестная компания Skywater, которая, если забегать вперёд, получит наибольшее финансирование по данной программе — $61 млн. Субподрядчиками программы названы компании ARM и GlobalFoundries и целый ряд других компаний. Инициатива DARPA призвана дать толчок развитию электроники в США в период с 2025 по 2030 годы и освоить всё то, о чём сегодня разработчики могут только мечтать.

Помимо перечисленной выше пятёрки основных участников программы ERI тремя другими главными компаниями инициативы названы Applied Materials, Ferric Inc и HRL Laboratories (Калифорнийский университет). В качестве управляющих программой к проекту присоединились исследователи из компаний Mentor Graphics и Xilinx.

Возвращаясь к компании Skywater Technology Foundry, поясним, что это один из самых амбициозных проектов в рамках программы ERI. Эта компания, основанная на базе бывшего завода компании Cypress в штате Миннесота, должна разработать технологию производства монолитных 3D-чипов с весьма развитой функциональностью. Например, 90-нм 3D-полупроводники должны быть не хуже по характеристикам 7-нм планарных чипов.

Исследователи Skywater вместе с учёными из MIT и Стэндфордского университета будут работать в рамках подпрограммы DARPA 3DsoC (Three Dimensional Monolithic System-on-a-Chip). Они будут искать возможность интеграции в чипы новейших материалов для выпуска встраиваемой памяти ReRAM или углеродных нанотрубок. И всё это на базе устаревшего 90-нм низкотемпературного CMOS-процесса. При этом разработка призвана 50-кратно увеличить общую производительность вычислительного процесса.

Отдельно на встраиваемой перспективной энергонезависимой памяти сфокусируется программа Foundations Required for Novel Compute (FRANC). В частности, памятью MRAM будет заниматься компания GlobalFoundries. Программа FRANC должна 10-кратно улучшить встраиваемую память, чтобы она была плотнее классической SRAM и не хуже её по скорости работы. Главными разработчиками программы FRANC стали компании Applied Materials, Ferric, HRL и учёные из Университетов Миннесоты и Иллинойса и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA). Помимо MRAM будут изучаться возможность использования других вариантов памяти, например памяти CeRAM (Correlated electron RAM, память с коррелированным электроном), на которую делает ставку компания ARM.

Компании Intel, NVIDIA и Qualcomm стали главными по программе Software-Defined Hardware (SDH, аппаратные системы, задаваемые программным обеспечением). Главными академическими исследователями по программе SDH стали Технологический институт Джорджии, Принстон, Стэнфорд и Университеты Мичигана и Вашингтона. Программа SDH призвана разработать чипы, которые могли бы изменять архитектурную конфигурацию в зависимости от исполняемой в данный момент задачи (подстраиваться под тип данных). В основе проекта лежит ускорение обработки графов. Этим, а также тензорной алгеброй и машинным обучением будет заниматься NVIDIA.

iStockphoto

Компания IBM вместе с Национальной лабораторией Ок-Ридж и Университетами Аризоны и Стэнфордом займётся программой Domain-Specific System on Chip (DSSoC) или SoC-ускорителями специфических задач. Грубо говоря, разработчики должны найти баланс между ASIC и CPU, чтобы проложить дорогу к массе специализированных ускорителей. О двух других программах — IDEAS и POSH, мы рассказывали в начале июля. Осенью DARPA планирует анонсировать ещё несколько программ в рамках инициативы ERI.

NVIDIA снова была выбрана Агентством перспективных оборонных исследований США (DARPA) для совместной работы с группой университетских и отраслевых специалистов. Проект предусматривает разработку таких систем, которые бы позволили для алгоритмов, требующих интенсивного использования данных, добиваться производительности, близкой к специализированным под определённые задачи интегральным схемам (ASIC), не жертвуя при этом программируемостью чипов.

DARPA (подразделение исследований и разработок Министерства обороны США) в рамках прошедшего конкурса наградило команду NVIDIA четырёхлетним контрактом на сумму до $23 млн. Это произошло в рамках новой программы «Аппаратные системы, задаваемые программным обеспечением» (Software Defined Hardware, SDH), входящей в «Инициативу DARPA по возрождению электроники» (Electronics Resurgence Initiative, ERI).

В состав команды входят исследователи из NVIDIA, Массачусетского технологического института, Иллинойского университета в Урбане-Шампейне и Калифорнийского университета в Дэвисе. В ходе программы планируется продемонстрировать новаторские технологии в области прототипов аппаратного и программного обеспечения.

«Инициатива по возрождению электроники исследует новации, которые могли бы решить проблемы, вытекающие из прекращения действия так называемого „закона Мура“, — отметил вице-президент отдела архитектурных исследований NVIDIA Стив Кеклер (Steve Keckler). — Технологии, разработанные в рамках программы ERI, окажут существенное влияние на будущее электронных вычислительных устройств и продуктов NVIDIA».

NVIDIA также будет сотрудничать с Cadence Design Systems для применения алгоритмов машинного обучения в области проектирования потоков автоматизации в рамках новой программы DARPA «Интеллектуальная разработка электронных активов» (Intelligent Design of Electronic Assets, IDEA).

Программа направлена на создание полностью автоматизированного генератора электронных схем без участия человека, который позволил бы пользователям, не имеющим опыта в области электронного проектирования, разработать физический дизайн электронного оборудования. Эти усилия будут дополнять текущие исследования NVIDIA методологии разработки высокопроизводительных интегральных схем в рамках программы DARPA Circuit Realization at Faster Timescales (CRAFT).

Объяснить смысл и мотивацию своих поступков под силу далеко не каждому человеку, не говоря уже о программных алгоритмах, имитирующих поведение искусственного интеллекта. Возможности современного подобия искусственного интеллекта строго ограничены даже невзирая на потенциал для самостоятельного обучения и анализа ситуации, предполагающего способность адаптации под конкретные условия. 

Специалисты Агентства передовых оборонных исследовательских проектов (DARPA) при Министерстве обороны США считают необходимым привить аналитическое мышление грядущим вариациям на тему ИИ. Это необходимо для того, чтобы «машина» не просто могла сделать правильный выбор, но и озвучить принципы, которыми она руководствовалась, и даже отстоять машинную «точку зрения».  

www.darpa.mil

В DARPA намерены сконцентрировать усилия над развитием систем, построенных на принципах идеальной модели искусственного интеллекта, с одним важным отличием от существующих в обозначенном направлении решений. Ключевой особенностью грядущего проекта DARPA значится способность цифрового кода давать пояснение выполняемым действиям. ИИ-подобный алгоритм должен будет указать, что именно побудило его принять такое решение, чем он руководствовался в процессе выбора, а также почему им были отброшены альтернативные варианты.

www.darpa.mil

Специалисты DARPA уверены, что данный проект позволит вывести ИИ на качественно новый уровень и тем самым стимулировать разработчиков к совершенствованию программной составляющей. Инициатива DARPA требует серьёзных финансовых вливаний, однако выделенные правительством бюджетные средства позволят сэкономить в будущем миллиарды долларов налогоплательщиков.

Логическое мышление ИИ — ключ к решению многих проблем, в том числе и для значительного рывка вперёд всей медицины. В числе приоритетных задач DARPA и ряда частных компаний, работающих над схожими проектами, значится использование систем с ИИ для выявления ранних признаков широкого спектра заболеваний. Данный процесс должен стать полностью автоматизированным и не требующим вмешательства квалифицированного персонала. Но чтобы поставить правильный диагноз, искусственному интеллекту придётся не только учитывать целую совокупность факторов/признаков, но и давать развёрнутое пояснение врачам касательно выявленных у пациента симптомов и оптимальных вариантов избавления от недуга.          

Агентство DARPA перспективных исследований Министерства обороны США (Defense Advanced Research Projects Agency) запустило две исследовательские программы сроком на 4 года и стоимостью $100 млн. Программа уже привлекла 15 компаний и 200 исследователей. Целью проекта стали поиски пути, решений и инструментов для снижения барьера стоимости разработки чипов во всём их многообразии.

Кремниевая подложка с чипами, обработанная на линиях TSMC

На сегодняшний день комплекс работ по разработке передовых однокристальных схем (SoC), включая подготовительные работы, дизайн, проверку проектов, прототипирование, верификацию инженерных образцов и исправление ошибок, оценивается в сумму около $300 млн, но уже через два года расходы на эти работы приблизятся к $500 млн. Подобные затраты оправданы для предельно массового производства, не говоря уже о сложности работ, которые доступны сравнительно небольшому кругу компаний-разработчиков. Проект DARPA призван существенно уменьшить эти затраты уже к 2020 году с наращиванием эффективности решений до 2022 года и в дальнейшем.

Формально проект состоит из двух программ и входит в новую инициативу «Возрождение Электроники в США» под контролем Конгресса США (Electronics Resurgence Initiative, ERI). Инициатива ERI представлена в конце июня. Она рассчитана на 5 лет и будет стоить $1,5 млрд. Агентство DARPA, как сказано выше, финансирует часть проекта в виде программ IDEAS и POSH. Программа POSH нацелена на создание открытых библиотек готовых к использованию блоков чипов, а программа IDEAS должна привести к появлению как открытых, так и коммерческих инструментов для автоматического дизайна и проверки схем, включая выполнение разводки печатных плат.

Динамика роста стоимости расходов на проектирование передовых SoC-чипов (DARPA)

В случае успеха, проектирование и последующие операции по изготовлению чипов и плат обещают оказаться настолько недорогими, что станет реальностью производство сложной, но мелкосерийной продукции. То, что сегодня делают избранные, сидя на мешках с деньгами, завтра смогут делать зелёные выпускники ВУЗов. Или, например, для госорганов и военных можно будет выпускать недорогую, но при этом уникальную и защищённую электронику, что сегодня стоит нереальных денег. Нечто подобное сделано в мире программ, если вспомнить о распространении Linux. Было бы хорошо принести этот опыт в проектирование чипов.

Согласно предварительным планам, первыми плодами программ IDEAS и POSH можно будет воспользоваться в 2020 году. В этот период созданные с помощью новых и открытых инструментов чипы по энергоэффективности и производительности пока не смогут соревноваться с решениями, спроектированными с помощью традиционных (закрытых) инструментов. От новых инструментов ожидают хотя бы половины от энергоэффективности и производительности чипов, созданных по классическим схемам. Но к 2020 году открытые инструменты обещают настолько улучшиться, что перестанут уступать закрытым и проприетарным решениям.

Рост популярности к открытой процессорной архитектуры RISC-V подтверждает курс на «открытость» в отрасли

Без сомнения, DARPA задумала благое дело. Только проблема кроется также в адаптации проектов под конкретное производство. Универсального техпроцесса или одинаковых производственных линий нет. Сегодня производители чипов используют либо уникальные «кремниевые» компиляторы, либо адаптированные компиляторы таких компаний, как Synopsys, Cadence или других разработчиков средств автоматического проектирования чипов. «Кремниевые» компиляторы для перевода электрической схемы в физические компоненты на кристалле могут быть условно двух типов: для стандартных (цифровых или логических) ячеек и для ячеек памяти (SRAM, MRAM или другого). Как всё это будет сочетаться с открытыми библиотеками и открытыми инструментами, остаётся только догадываться.

Человеческая индивидуальность проявляется во всех аспектах нашей жизни. Каждой личности присущ свой характер, манера поведения, стилистика общения, а также походка и техника бега. Последние два пункта как раз легли в основу научной работы специалистов Гарвардского университета, финансовую поддержку которым оказало агентство передовых оборонных исследовательских проектов DARPA при Минобороны США.

Под патронажем DARPA гарвардские учёные приступили к разработке мягкого экзоскелета, который настраивается с учётом физиологических особенностей пациента с нарушением мелкой моторики. Любопытно, что продемонстрированная экипировка изначально была ориентирована на военных. За счёт мягкого экзоскелета, подстраивающегося под индивидуальные нужды, солдаты могли бы легче справляться с нагрузками при марш-броске или длительном пешем передвижении.

Перед использованием мягкого экзоскелета необходимо пройти экспресс-диагностику с подключением к многокомпонентной системе, созданной в Гарвардской лаборатории биодизайна. Предварительный анализ, на который уйдёт не более 20 минут, позволит определить модель ходьбы и указать на необходимые правки с учётом характера выявленных нарушений опорно-двигательного аппарата. Стоит отметить, что мягкий экзоскелет рассчитан и на здоровых людей. Им он облегчит многокилометровые путешествия, сделав ходьбу менее энергозатратной. 

Методики и подходы, а также техническая база средства, которыми прежде руководствовались врачи, требовали длительного периода наблюдения за пациентом. Для команды из Гарварда подготовительный период исчисляется уже не днями, а минутами.  

Предварительная стадия включает в себя занятие на беговой дорожке пациента, предварительно облачённого в мягкий экзоскелет. Там к нему подсоединят ещё с десяток датчиков, осуществляющих замеры не только количества шагов, угол подъёма ноги и прочих связанных с моторикой параметров, но и мониторинг дыхания, сердечного ритма и даже мозговой деятельности.

Уникальный программный алгоритм обрабатывает все переданные на центральный компьютер сведения и формирует единую картинку происходящего на основе совокупности полученных сигналов. Затем инженеры настраивают экзоскелет согласно рекомендациям программного обеспечения и таким образом с максимальной эффективностью упрощают процесс ходьбы в индивидуальном порядке. 

Представленное решение способно снизить энергозатраты при ходьбе в среднем на 23 %. В пиковые периоды эффективность мягкого экзоскелета может достигать 38 % исходя из показателей затрачиваемой на движение энергии, однако в некоторых случаях она может снижаться и до 10 %. 

В 2015 году сотрудники Итальянского технологического института представили робота-гуманоида Walk-Man, который создавался для участия в ежегодном турнире автоматизированных машин DARPA Robotics Challenge. Всё это время авторы проекта занимались совершенствованием механизма и улучшением составляющих его компонентов, а также отладкой программной части. И теперь итальянские разработчики готовы продемонстрировать навыки и умения, которыми они наделили обновлённую версию Walk-Man.

Модель Walk-Man в текущем исполнении может похвастаться прочным каркасом из сплава алюминия и магния, а также наличием в конструкции титановых элементов. Новый материал позволил снизить общую массу робота со 133 кг до 102 кг. Такой подход обеспечил системе, ориентированной на спасательные работы в недоступных или чрезвычайно опасных человеку местах, дополнительную скорость, мобильность и лучшую устойчивость. 

Осуществлённая специалистами Итальянского технологического института модернизация Walk-Man затронула также его аккумуляторную батарею. Её масса, размеры и, соответственно, ёмкость были сознательно уменьшены разработчиками. Верхняя половина «туловища» робота обзавелась дополнительными сервоприводами, гарантирующими необходимую подвижность при расчистке завалов. При этом стоит отметить, что использование более компактной батареи на 1 кВт·ч за счёт новых материалов корпуса позволило добиться прироста автономности. Теперь Walk-Man способен функционировать без подзарядки на протяжении двух часов. Вдобавок перечисленные конструктивные преобразования позволяют роботу преодолевать преграды быстрее, а также двигаться даже в очень стеснённых условиях.  

Учёные тестируют потенциально многообещающую технологию: мозговые импланты, влияющие на поведение и чувства человека. Две группы исследователей, финансируемых американскими военными из DARPA (Агентство перспективных оборонных исследований), приступили к предварительным испытаниям на людях таких имплантов с обратной связью. Они используют особые алгоритмы для выявления моделей, связанных с органическими эмоциональными расстройствами, и в перспективе призваны стимулировать мозг до здорового состояния без вмешательства врача.

Работа была показана во время прошедшего совещания Общества нейронауки (SfN) в Вашингтоне (округ Колумбия) и в конечном итоге позволит лечить тяжёлые психические заболевания, которые неподвластны современным медицинским методам. Интерес DARPA — лечить солдат, страдающих от тяжёлых посттравматических синдромов. Но одновременно встаёт и этическая дилемма — подобная технология может дать военным и правительству новые способы доступа и влияния на внутренние чувства человека в реальном времени.

Общая идея состоит в использовании нейроимпланта для подачи электрических импульсов, меняющих нервную активность (глубокая стимуляция мозга). Такой подход применяется для лечения расстройств движений вроде болезни Паркинсона, но прежде не был успешным при профилактике эмоциональных расстройств. Некоторые опыты показывали, что стимулирование определённых областей мозга способно облегчить хроническую депрессию. Однако более крупные и масштабные исследования с участием группы из 90 человек с постоянной депрессией в течение года не выявили заметных улучшений.

Но учёные, финансируемые оборонным ведомством США, утверждают, что их труды имеют гораздо больше шансов на успех. По словам возглавляющего один из проектов невролога Эдварда Чанга (Edward Chang) из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF), исследователи хорошо понимают ограничения современных технологий. Поэтому их решения созданы специально для лечения психических заболеваний и включаются лишь при действительной необходимости. В исследовании участвуют люди, страдающие эпилепсией и уже имеющие имплантированные в мозг электроды. Учёные стремятся понять, как влияет периодическая стимуляция на работу мозга (прошлые импланты проводили непрерывную стимуляцию).

Команда Эдварда Чанга работала с шестью такими людьми, постоянно детально отслеживая активность их мозга и настроение в течения курса от 1 до 3 недель. Сравнивая карту мозга до и после стимуляции, они выявляли зависимости, влияющие на эмоциональное настроение пациента. Теперь они готовы тестировать свой новый имплант с обратной связью — остаётся найти подходящего добровольца.  

Команда Массачусетского госпиталя в Бостоне (MGH) придерживается иного подхода. Вместо выявления определённых эмоциональных или психических болезней они хотят установить определённые закономерности в мозговой активности, связанные с поведением, которое присутствует во множестве расстройств вроде трудностей с концентрацией или эмпатией. На конференции SfN они сообщили об испытаниях разработанных алгоритмов, призванных стимулировать мозг, когда человек отвлекается от заданных задач вроде сопоставления изображений чисел или идентификации эмоций на лицах.

Они выяснили, что электрическая стимуляция отделов мозга, связанных с принятием решений и эмоциями, существенно улучшает показатели участвовавших в тестах людей. Исследователи также выявили закономерности в активности мозга, которые случаются, когда человек начинает ошибаться или замедляться в серии задач из-за отвлечения или забывчивости. Более того, им удалось подавлять эти проблемы при помощи стимуляции. И теперь учёные приступили к тестированию алгоритмов, использующих такие нежелательные шаблоны деятельности мозга для активации автоматической стимуляции с помощью ИИ.

В перспективе такие алгоритмы должны стать более сложными и персонализированными. Проблема лишь в том, чтобы не подавить все эмоции, создав у пациента ощущение невероятного счастья. Другая, этическая, проблема состоит в том, что исследователи смогут понимать даже скрытые поведением и выражением лица эмоции и чувства человека. В перспективе такие исследования могут привести к созданию неинвазивных методов терапии эмоциональных расстройств посредством стимуляции мозга через череп.

Спустя всего несколько недель после того, как Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) объявило о крупных инвестициях в развитие технологий интерфейса мозг–компьютер, им был обнародован ещё один крупный проект.

DARPA сообщило о намерении инвестировать в рамках программы Safe Genes в течение четырёх лет $65 млн в разработки семи команд, которые будут заниматься исследованиями возможности сделать технологии редактирования генов более безопасными, более целенаправленными и потенциально обратимыми. Инвестиции получат исследовательский институт в Кембридже The Broad Institute, Гарвардская медицинская школа, частная клиника в Массачусетсе Massachusetts General Hospital, Массачусетский технологический институт, Калифорнийский университет в Беркли, Калифорнийский университет в Риверсайде и Университет штата Северная Каролина.

У программы три основные технические задачи: разработать процессы, которые позволят более эффективно контролировать редактирование генома в живых системах, разработать контрмеры для защиты целостности генома в популяциях, и исследовать способ удаления инженерных генов из живых систем.

Так как работа DARPA связана прежде всего с национальной безопасностью, легко понять, какие проблемы хочет DARPA решить благодаря реализации этой программы. Ожидается, что в ходе исследований будут разработаны способы, которые помогут обеспечить защиту от биологических технологий, связанных с преднамеренным или случайным злоупотреблением редактированием генов.

Очевидная проблема, связанная с технологией генного драйва, заключается в том, что невозможно узнать о всех последствиях выпуска генетической модификации, например, генетически модифицированных комаров, в окружающую среду до тех пор, пока это не произойдёт. Вот почему DARPA вкладывает такие серьёзные деньги в поиск способов избежания ущерба, который может быть нанесён либо злонамеренно, либо случайно.