Počítač fungující na principu mozku by mohl vzniknout do deseti let. Technologie už na to jsou. Základním stavebním kamenem přitom bude memristor, říká Leon Ong Chua.
Kolegové z deníku E15 měli možnost vyzpovádat Leon Ong Chua, který v roce 1971 definoval memristor a aktálně pracuje na projektu umělé inteligence a neuronových sítí. Zajímavý rozhovor blízký tématům Živě.cz přinášíme i zde.
Před více než čtyřiceti lety definoval existenci memristoru, dalšího základního prvku elektronického obvodu (po rezistoru, kapacitoru a induktoru). Memristor byl nakonec skutečně vyroben až v roce 2008 a otevřel dveře nové generaci elektronických pamětí, které by mohly vést až ke vzniku umělé inteligence. „Dosud jsme postrádali dostatečně výkonné a malé komponenty, které by dokázaly simulovat práci lidského mozku,“ vysvětluje profesor Leon Chua z Kalifornské univerzity v Berkeley.
E15: Co se vám jako první vybaví, když se mluví o roce 1971, kdy jste poprvé definoval existenci memristoru, tedy na elektrickém proudu nezávislého základního prvku elektronického obvodu využitelného pro přepisovatelné paměti a další logické obvody?
Téměř nic. Nikdo o objev nejevil zájem, a to po dlouhých 37 let. Nebylo to reálně využitelné zařízení, jen teorie, první prototyp měl velikost kufru. Až na konci dubna roku 2008 firma HP oznámila, že se jí podařilo memristor zkonstruovat. Den nato vše pokryl časopis Nature.
E15: Za sestrojením tehdy v laboratořích HP stál špičkový vědec Stanley Williams…
Ano, on byl ředitelem laboratoře, která reálný memristor poprvé vytvořila, a klíčová osoba jejich vývoje.
E15: Byli jste v průběhu vývoje spolu v kontaktu? Ozval se vám třeba a řekl: „Snažím se sestrojit váš memristor.“
Kdepak. Jak už to tak u technologických společností bývá, drželi vše v naprosté tajnosti. Riziko průmyslové špionáže je dnes velmi vysoké, přece jen investovali do toho enormní množství prostředků. Vezměte si, že jen v příštím roce by mohlo být do výzkumu paměťových čipů globálně investováno 250 miliard dolarů. To je obří suma a není divu, že mnoho společností pracuje v utajení na vývoji takových zařízení pro počítače budoucnosti. Vezměte si to takhle: USB disky budou v příštích letech vytlačeny, zmizí z trhu. Nahradí je mnohem menší zařízení, avšak s enormní kapacitou, založené na bázi memristorů.
E15: Je vůbec představitelné, jakou budou tato zařízení mít kapacitu?
Richard Feynman, který je považován za otce nanotechnologie, už v průběhu šedesátých let, kdy každého zajímal makrosvět a vesmír, tvrdil, že časem dojde ke vzniku zařízení o velikosti špendlíkové hlavičky, které pojme celou encyklopedii Britanica (32 svazků). Přede dvěma roky HP představilo paměťové médium o velikosti kostky cukru, které pojme celou knihovnu amerického Kongresu – největší knihovnu na světě s 22 miliony svazků. To je budoucnost a navíc to zařízení má nejen enormní kapacitu, je ale také velmi rychlé a pro uchování těchto informací nepotřebuje napájení, je totiž založené na nanovrstvách memristorů.
Možná si to neuvědomujete, ale když nyní něco uložíte na USB, za deset let tam mnoho informací už nebude. Věřte mi, není dobré ukládat na tato média důležitá data či rodinné fotky. Oproti tomu paměti založené na bázi memristorů vydrží podle posledních analýz laboratoří HP zhruba 200 milionů let.
Leon Ong Chua (78)
Vystudoval Mapua Institute of Technology na Filipínách. Po emigraci do USA získal stipendium na Massachusetts Institute of Technology. O tři roky později dokončil na University of Illinois doktorát za práci na téma Nelineární obvodové analýzy. V letech 1964 až 1970 působil na univerzitě v Purdue, od roku 1971 do současnosti přednáší na University of California v Berkleley. Jednou z jeho stěžejních prací je definice elektronického prvku memristor, který ještě jako student v roce 1971 popsal. Nemalou měrou svou následnou prací přispěl také k nelineární teorii obvodů. Podílí se také na projektu Cellular neural network, který má za cíl vytvořit technologie, pomocí nichž by byl simulován proces zpracovávání informace jako v lidském mozku.
E15: Jste v kontaktu s HP? Víte, kdy tyto nové paměti budou zpřístupněny veřejnosti?
HP není jedinou firmou, která se vývojem pamětí s memristory zabývá, v oboru tak činí mnoho dalších firem – a to na bázi rozličných materiálů. HP byla nicméně tou první, která memristor vyrobila, a to z oxidu titaničitého. Zatím je těžké říci, kdy se dostanou do „běžného“ života, protože jejich výroba je dosud poměrně nákladná a složitá. Je však samozřejmě cílem těchto firem vše dostat do masové výroby a realizovat zisky.
E15: Mají memristorové paměti ještě nějaké další využití? Četl jsem, že by mohly být také významným stavebním kamenem pro tvorbu umělé inteligence.
Každá umělá inteligence vyžaduje enormní množství paměti, navíc musí být velmi rychlá. Současné paměti jsou velmi pomalé, navíc vyžadují napájení. Memristor díky svým vlastnostem tento potenciál opravdu má. Očekávám, že do deseti let vznikne počítač, který bude vypadat a možná i fungovat jako lidský mozek.
Zatím jsme postrádali dostatečně výkonné a malé komponenty, které by to dokázaly. Lidský mozek obsahuje zhruba deset miliard neuronů a na každý tento neuron připadá dvacet až třicet tisícovek drobných synapsí. Synapse v našich mozcích technicky funguje jako memristor. Takže pokud chceme počítač, který funguje jako mozek, musíme použít komponentu, která se chová jako mozek a jeho synapse.
E15: Možná se ptám až příliš z oblasti sci-fi, ale znamená to, že někdy v budoucnosti bude možné třeba přesunout lidskou mysl do počítače?
Bude-li do vývoje investováno dostatek prostředků, vznikne-li dostatek aplikací, které by to umožnily… Ale rozhodně to nebude v nějakém dohledném časovém rámci. Ve střednědobém výhledu tu spíše budeme mít počítače s „jako lidskými“ mozky, které budou velmi chytré a praktické, budou se chovat „jako“ s vlastní inteligencí, budou instalovány do nejrůznějších typů robotů pro všechny oblasti života.
E15: Jaké další možnosti se lidstvu otevřely se schopností vyrábět memristory?
Inteligentní stroje, to je oblast sama o sobě. Nahradí lidi v mnoha činnostech. Díky nanoskopickým rozměrům třeba budeme moci jednoho dne doručovat pomocí nanorobotů léčivé látky přímo do těla pacientů tam, kde jsou zapotřebí, například do okolí nádoru – tyto malé stroje budeme schopni navigovat krevním řečištěm tam, kde jich bude zapotřebí. Jednoduše odpadne potřeba brát léky s „plošným účinkem“ na celé tělo.
E15: Napadlo vás tehdy v roce 1971 něco takového? Co se vám vlastně honilo hlavou, když jste dokončil rovnici, která předpokládala existenci memristoru?
V té době jsem byl hlavně šťastný, že jsem tento problém vyřešil. Říkám často, že předtím bylo jakési období „krize“, protože existující teorie o funkci obvodů jednoduše dávala špatné odpovědi na nové problémy, něco na ní prostě „nesedělo“. Proto jsem pracoval s novou teorií obvodů, která souhlasila s tou stávající a zároveň odpovídala na mnohem komplexnější problémy a programy.
Když jsem na tom pracoval, krok za krokem jsem skládal jakousi skládačku, jako když Mendělejev skládal svoji tabulku prvků. Také jsem jako on viděl, že mám funkční teoretický celek, přesto v něm bylo sem tam prázdné místo. A stejně jako Mendělejev tehdy tvrdil, že na tato prázdná místa patří další prvky, které jsou mimochodem už objeveny, tak já jsem tehdy prohlásil, že musí existovat něco jako memristor. A ten je už také vyroben.
E15: Kdo byl prvním člověkem, kterému jste řekl o tom, že by mohlo existovat něco jako memristor?
Nikdo. Jednoduše jsem svoji teoretickou práci odevzdal a publikoval. Bylo však jasné, že to nikdo řádně nevyužije, protože, jak jsem už zmiňoval, zařízení imitující vlastnosti memristoru mělo velikost kufru a potřebovalo baterie. A to už jaksi vybočovalo z teze, že by memristor měl být nevolatilní, tedy bez energetických nároků.
E15: Když se podíváte na výzkum tehdy a nyní, co se změnilo?
Moc se toho nezměnilo. Výzkum je velmi často o tom, že něco vymyslíte, publikujete, zapomenete na to, změníte třeba obor expertizy a pak vám to někdo s velkou pompou po čtyřiceti letech potvrdí…
Život nápadu, objevu, má zpravidla několik fází – nejprve je tu období publikace a zveřejnění, kdy i váš nejbližší kamarád prohlásí, že je to nesmysl. Novinka navíc není akceptována, protože ji hodnotí vaši kolegové, kteří jsou však zároveň vaší konkurencí, a těm se přece jen nechce uznat, že jste lepší než oni. Když se v minulosti zeptali Maxe Plancka na to, jak se nový nápad, nová teorie, stanou akceptovanými, odpověděl, že je hlavně potřeba dožít se vyššího věku než vaši konkurenti.
Po několika letech od první definice objevu – zpravidla tak pěti – pak nastává fáze, kdy vám řeknou „je to zajímavé, ale stále trochu zvrhlé“. Po dalších zhruba deseti letech za vámi přijdou a říkají: „No, máte vlastně celkem pravdu, ale je to nevyužitelné.“ Pak uběhne dalších deset let, kdy nastane velký rozruch, a vy jen všem odpovídáte: „Já vám to říkal!“ Věřte mi, zažil jsem si to s memristory.
E15: A co dnes říkáte svým studentům, následovatelům, kteří chtějí pracovat ve výzkumu? Neodrazuje je tento obecný vývojový cyklus objevu, který jste popsal?
Vždy jim vysvětluji: „Nikoho nenásledujte. Vyšlapejte si vlastní cestičku.“ Pokud budou jen někoho následovat, na nic nepřijdou. Hlavní nebezpečí vlastního postupu je však v tom, že se ve většině případů budou mýlit, a ano, pokud náhodou na něco narazí, velmi pravděpodobně nebudou uznáni a budou si muset projít tím zmíněným „kolečkem“ akceptace objevu. A to chce samozřejmě čas. Historie je takovými příklady přeplněna.
E15: Kdo hlavně by měl financovat výzkum? Soukromé společnosti nebo státy?
V ideálním případě je to samozřejmě zodpovědnost státu. Logicky žádná společnost nebude podporovat výzkum, ze kterého by pro ní něco „nekoukalo“ v podobě zisku, což je velmi čitelný přístup – pokud firma nevydělává, zmizí. Proto si myslím, že veškeré prostředky do výzkumu by měly investovat státy.
E15: Neobáváte se, že by memristory mohly být zneužity?
Jakákoli pokročilá technologie může být zneužita, nejen memristor.
