Arvutamine räni neuronitega

Neuro-arvutiteadlased töötavad välja ajulaadse arvutikiibi

Ränist tehtud neuronitega neuromorfne kiip, mille peal teadlased on välja töötanud oma teabe klassifitseerimise võrgu. © Heidelbergi ülikooli Kirchhoffi füüsika instituut
ettelugemist

Samaaegselt järjestikuse asemel: Kuigi arvutid peavad arvutama ühe tööetapi pärast järgmist, kiirendavad arvukad närvisüsteemis samaaegselt töötavad närvirakud arvutamisprotsessi. Saksa teadlased esitavad nüüd ajakirjas "Proceedings of the National Academy of Sciences" arvutikiibi, mis samuti selle triki kapteniks oskab. Selle teevad võimalikuks räni valmistatud tehisnärvirakud.

Võrgu linkimine määrab andmetöötluse

Ehkki arvutiprogrammide puhul on tõhusam töödelda andmeid paralleelselt, arvutab enamik programme seda ikkagi järjestikku, üks tükk korraga. Programmid on niinimetatud neuromorfsel andmetöötlusel erinevad: siin teevad räni neuronid aritmeetilist tööd spetsiaalsete arvutikiipide abil. Sarnaselt meie aju hallide rakkudega on nad omavahel seotud. Kui seda kaste toidetakse andmetega, töötavad kõik räni neuronid probleemi lahendamiseks paralleelselt. Seose täpne tüüp määrab, kuidas võrk andmeid töötleb. Kui see on korralikult ühendatud, töötab selline neuromorfne võrk omaette.

Berliini Vaba Ülikooli, Bernsteini Berliini Keskuse ja Heidelbergi ülikooli teadlased on nüüd ühiselt välja töötanud tehnoloogia, mis põhineb paralleelsel andmetöötlusel. Teadlased on kavandanud räni-neuronitega kiibi jaoks võrgu - neuromorfse "programmi" -, mis suudab lahendada põhilise arvutusvõimsuse: see on võimeline sorteerima andmeid erinevate tunnuste põhjal eri klassidesse. Näiteks suudab see ära tunda käsitsi kirjutatud numbreid või eristada lilleomaduste põhjal teatavaid taimeliike.

Putukate inspireeritud võrk

"Võrguarhitektuuri kavandamisel inspireeris meid putuka lõhna töötlev närvisüsteem, " selgitab esimene autor Michael Schmuker Bernsteini Zentrumist. Putukad on keerukate sensoorsete muljete paralleelse töötlemise spetsialistid. Schmuker ja tema kolleegid näitasid oma võrguga esimest korda, et isegi neuromorfne kiip suudab sellise keeruka ülesande lahendada. Nende tööks kasutatav räni neuronikiip pärineb Heidelbergi ülikooli Kirchhoffi füüsika instituudist.

Selliste neuromorfsete võrkude rakendused oleksid piisavad. Lõppude lõpuks peavad mitmesuguste tehniliste seadmete arvutiprogrammid suutma andmeid liigitada, näiteks nutitelefonides. Neuromorfset võrgukiipi võiks kasutada ka inimaju ehitatud superarvuti mudelis väga keerukate ülesannete lahendamiseks. kuva

Kasutades oma prototüüpi, saavad Berliini teadlased nüüd uurida ka seda, kuidas neil on vaja neuromorfseid võrke üles ehitada, et rahuldada nende ajulaadsete arvutite iseärasusi. Suur väljakutse on siin see, et ükski kaks närvirakku pole ühesugused - mitte ränis ega looduslikus eeskujus - ajus. (PNAS, 2014; doi: 10.1073 / pnas.1303053111)

(Riikliku Bernsteini võrgu arvutuslik neuroteadus, 28.01.2014 - AKR)