Vědci vytvořili neuronovou síť z umělých memristorů

  • Nová forma umělých memristorů může být levnou cestou budoucích počítačů
  • Neuronová síť z těchto memristorů může vést k počítačům podobným lidskému mozku
  • Kdy se dočkáme nového druhu počítačů?

Do deseti let bychom se dle vynálezce memristorů měli setkat s prvními umělými mozky, které budou mít podobné schopnosti jako ty lidské. Hlavním důvodem tohoto pokroku je realizace memristorového počítače.

Memristor je unikátní součástkou a zjednodušeně jde o odpor s pamětí, který se může měnit použitím a procházejícím napětím. Stejně jako to dělá synapse s neurony, základní části lidského mozku a neuronové sítě.

Aby bylo možné takto efektivní umělý mozek vyrobit, je nutné optimalizovat velikost a výrobu právě jedné takové součástky – memristorů a poté jich samozřejmě dokázat propojit a vyrobit miliardy za dostupnou cenu. A o to se snaží vědci z Moskevského fyzikálně-technického institutu, kteří zkoumají memristory ve spolupráci s italskými kolegy.

„Plastové“ memristory

Vědci se zaměřili na výzkum polymerních (polyaniline) memristorů, ze kterých dokázali vytvořit základní neuronové sítě schopné provádět logické operace. Díky tomuto materiálu mohli vědci s použitím skleněného substrátu a chromových elektrod vytvořit jednoduché prototypy memristorů o šířce přibližně jednoho milimetru.

Klepněte pro větší obrázek
Složení levného polymerového memristoru

Velikost v této fázi vývoje nehraje příliš roli, jde hlavně o snadnou manipulaci a ta byla nutná k vytvoření základní neuromorfní sítě. Jak jsme popisovali ve starším článku o memristorech, pro jejich vlastnosti je důležité nejen napětí ale i změna napětí. Při postupném zvyšování napětí se ostře mění průchod proudu až v určitém bodě dojde k minimalizaci odporu.

Pokud poté začnete snižovat napětí, nízký odpor se nějakou dobu nemění a pak se začne zase pomalu objevovat a začne se snižovat průchod proudu. U testovaných prototypů, u kterých vědci zvýšili napětí o 0,5 V, propustil memristor pouze 0,1 mikroampérů. Při snížení stejného napětí 0,5 V se průchod proudu zvýšil 50násobně na pět mikroampér.

Logická neuronová síť z umělých memristorů

S tímto nastavením už bylo možné jednotlivé memristory zapojit do neuronové sítě pro práci s logickými operacemi a tedy i učením. Po několika desítkách pokusů o učení vytvořené neuronové sítě se podařilo natrénovat memristorovou síť pro logické operace NAND a posléze také NOR.

Klepněte pro větší obrázek
Ukázka zapojení a trénování vytvořené memristorové neuronové sítě

Rychlost vykonávání těchto operací sice nebyla použitelná pro reálné nasazení, ale v tomto případě šlo spíše o ukázku, že jde takový systém vytvořit pomocí levných materiálů. V budoucnu se pochopitelně počítá s tím, že půjde o vícevrstvé trojrozměrné čipy, kde jednotlivé memristory o velikostech v rámci nanometrů budou spolu spojené dohromady ve struktuře jako má třeba lidský mozek.

Výpočet i uložení dat pomocí stejného prvku

K dispozici už je velká řada nejrůznějších druhů neuronových sítí, které jsou vhodné pro různé typy úloh. Hlavním spojovatelem je ale rozpoznávání vzorů v rámci velkého množství dat, zkrátka to, v čem je náš mozek tak skvělý a dostal nás tam, kde jsme. Zatím se ale vše řeší emulací pomocí softwaru a navíc pomocí běžných počítačových architektur, které patří do staré generace a obsahují spoustu zpomalujících vrstev.

Nová generace počítačů založených na memristorech totiž stejně jako náš mozek bude používat memristory pro výpočetní i ukládací operaci, což je nesmírně efektivní právě pro úlohy jako je rozpoznávání obrazu, řeči a také typicky „lidské“ věci jako je kreativita. Je jasné, že to nebude hned, ale rozhodně to není ani daleko. Pokud můžeme brát v úvahu odhad právě objevitele memristoru, měli bychom se takových umělých mozků se schopnostmi jako zvládnou ty lidské, dočkat přibližně do roku 2024.

Témata článku: Hardware, Technologie, Věda, Umělá inteligence, Neuronová síť, Neuron, Synapse, Trénování paměti

23 komentářů

Nejnovější komentáře

  • vransen 31. 1. 2016 13:54:43
    S tou umělou inteligencí je to pořád za deset let. Nechce se mi věřit, že...
  • Pavel Černík 30. 1. 2016 20:01:57
    jedna faktická poznámka: druhý odstavec, první věta: Napětí součástkami...
  • dpcstb 30. 1. 2016 18:56:40
    KONECNE. takze stale moze platit to co tvrdim.. do 10r tu mame skutocnu...
Určitě si přečtěte

Kde nejlevněji uložit 1 TB dat: Srovnali jsme aktuální ceny cloudových úložišť

Kde nejlevněji uložit 1 TB dat: Srovnali jsme aktuální ceny cloudových úložišť

** Srovnali jsme známá cloudová úložiště podle toho, kolik měsíčně zaplatíte za 1TB ** Ceny se pohybují od dvou stovek až po tisíc korun ** Google umožní uložit až 30 TB dat

18.  3.  2017 | Stanislav Janů | 115

Špičkoví hackeři útočili na prohlížeče. Chrome odolal, ale Edge je tragédie

Špičkoví hackeři útočili na prohlížeče. Chrome odolal, ale Edge je tragédie

** Do Vancouveru se sjeli hackeři ** Soutěžili v útocích na prohlížeče ** Chrome odolal, ale Edge to projel na celé čáře

22.  3.  2017 | Jakub Čížek | 78

Pojďme programovat elektroniku: Meteostanice, která bude díky Sigfoxu posílat stav počasí třeba z vrcholu Sněžky

Pojďme programovat elektroniku: Meteostanice, která bude díky Sigfoxu posílat stav počasí třeba z vrcholu Sněžky

** Příští roky budou ve znamení internetu věcí ** Podívali jsme se podrobně na síť Sigfox ** Takhle s ní komunikují krabičky z celé Evropy

19.  3.  2017 | Jakub Čížek | 18

Obří Mechroboti jsou realitou, měří čtyři metry a mají hmotnost přes 1,5 tuny

Obří Mechroboti jsou realitou, měří čtyři metry a mají hmotnost přes 1,5 tuny

** Jihokorejská společnost Hankook Mirae Technology vyrábí obří Mechroboty ** Jsou určené pro ovládání člověkem uvnitř ** V prodeji se objeví koncem tohoto roku za 200 milionů korun

20.  3.  2017 | Karel Javůrek | 18


Aktuální číslo časopisu Computer

Supertéma o počítačové bezpečnosti

AMD Ryzen přichází

Velké testy kinoprojektorů a levných sluchátek

Příslušenství do USB-C