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?
Vědci vytvořili neuronovou síť z umělých memristorů

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.

Diskuze (23) Další článek: Apple ztrácí dech [komentář]

Témata článku: Hardware, Věda, Technologie, Umělá inteligence, Neuronová síť, Lidský mozek, Vědec, Postupné zvyšování, Snadná emulace, Velká řada, Neuron, Blízké setkání, The machine, Realizace, Hlavní spoj, Uložený vzor, Levný materiál, Trénování paměti, Synapse, Stejná úloha, Základní část


Určitě si přečtěte

Google ADT-2: Miniaturní krabička s Android TV 8.0, kterou si nikdy nekoupíte

Google ADT-2: Miniaturní krabička s Android TV 8.0, kterou si nikdy nekoupíte

** Dlouho se nevědělo, co to přesně má být ** Pak se s krabičkou Google pochlubil na I/O ** Do „Chromecastu“ vtěsnal celý Android TV

Jakub Čížek | 22

WALL-E vyfotil Zemi ze vzdálenosti 1 milionů km

WALL-E vyfotil Zemi ze vzdálenosti 1 milionů km

** Malá sonda s přezdívkou WALL-E pořídila fotografii Země a Měsíce ze vzdálenosti 1 milionů km ** CubeSat letí se sondou InSight k Marsu ** InSight přistane na Marsu 26. listopadu

Petr Kubala | 4

Blíží se Juno. Jeden z nejhezčích Linuxů pro normální lidi

Blíží se Juno. Jeden z nejhezčích Linuxů pro normální lidi

** Ubuntu a Fedora patří k nejpopulárnějším linuxovým OS pro desktop ** A pak je tu zástup dalších nebo jejich odvozenin ** Jedním z nich je Elementary OS, který se brzy dočká novinek

Jakub Čížek | 71

PrusaLab a FutLab: Praha se dočkala špičkových komunitních dílen pro hackery

PrusaLab a FutLab: Praha se dočkala špičkových komunitních dílen pro hackery

** Nejprve svoji velkou dílnu otevřelo Brno ** Letos se přidala i Praha ** Nabízí malé 3D tiskárny i velké průmyslové stroje

Jakub Čížek | 11

Jak dopadl velký den Applu s náloží novinek: Sledujte, co letos připravil

Jak dopadl velký den Applu s náloží novinek: Sledujte, co letos připravil

** Apple večer představil novinky ** Ukáže nové operační systémy, ale čekala se i nová zařízení ** Začíná vývojářská konference Applu WWDC 2018

Karel Javůrek | 87


Aktuální číslo časopisu Computer

Kdy necháme řídit chytrá auta?

6 Wi-Fi Mesh systémů ve velkém testu

Srovnali jsme 7 sportovních kamer

Znáte pravidla pro létání s drony?