Німецькі вчені зімітували мозок на аналогових компонентах

Комп'ютерні чіпи, які імітують людський мозок, у багатьох аспектах нерідко випереджають звичайні комп'ютерні чіпи. Крім того, вони покращують розуміння того, як насправді може функціонувати реальний мозок.


Багаторазові спроби вчених зімітувати мозок зазвичай мали на увазі просто розробку якогось спеціального програмного забезпечення, яке спробує змоделювати роботу групи нейронів. Однак тепер з'явилося нове "нейроморфное" пристрій, і воно постарається не просто зображати роботу мозку, але до певної міри "бути мозком". І намагається воно відтворити роботу мозку, використовуючи не цифрові, а аналогові компоненти - ті самі, які існували на зорі комп'ютерної ери, в перші дні обчислювальних машин.

"У нашій системі ви можете навіть фізично вказати на окремий нейрон", - говорить творець чіпа Карл-Хайнц Майер з Гейдельберзького університету в Німеччині. Чіп, названий Spikey, містить 400 нейронів у вигляді друкованих схем. У кожного нейрона справжнього мозку є напруга на зовнішній мембрані, Spikey теж імітує його, але за допомогою конденсаторів. Як і у реальних нейронів, коли напруга досягає деякого порогу, конденсатор випускає "нервовий" сигнал.

Spikey імітує і синапси - міжнейронні зв'язки. У звичайних комп'ютерних чіпах кожен процес є цифровим, де можливі лише два значення "1" і "0". А команда Мейера використовує аналогові компоненти з різними рівнями опору, тому вони можуть моделювати більш-менш сильні зв'язки між нейронами в залежності від кожної конкретної ситуації.

"Аналогові схеми, які вважалися похованими після приходу цифрових комп'ютерів, тепер стали більш потужними і знайшли собі нове застосування", вважає Майєр. Команда пов'язувала окремі "нейрони" Spikey по-різному, намагаючись імітувати різні схеми мозку. У нейроморфних чіпів є деякі переваги щодо цифрових. Наприклад, в них не розділяється пам'ять і обчислення, тому що інформація зберігається в значеннях сили поточних синаптичних зв'язків. А значить, пристрій може працювати швидше і споживати менше енергії. Вони також краще справляються з пошкодженнями. Збій всього декількох елементів нормального чіпа повністю псує його. Нейроморфний же чіп продовжує працювати, хоча і робить це повільніше.

В даний час готує шість нейронних мереж. Одна з них відповідає реальній нюхової системі комахи. Експеримент показує, що штучна мережа веде себе так само, як справжня.

Spikey - не перший нейроморфний чіп, проте до цих пір подібні йому пристрої імітували тільки якусь одну конкретну схему мозку, а Spikey може відтворити будь-яку.

Команда сподівається прийти від поточної розробки до нової архітектури комп'ютерів. Зараз проект розширюється, і наступний чіп буде включати не 400, як зараз, а 200 000 нейронів. У наступному році він буде використаний для більш складного експерименту - моделювання частини кори головного мозку щурів.


Останні новини