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


Určitě si přečtěte

Co pořídit k počítači: tipy na osvědčené klávesnice, sluchátka a další příslušenství

Co pořídit k počítači: tipy na osvědčené klávesnice, sluchátka a další příslušenství

** Toto jsou tipy Živě.cz na příslušenství k počítači, se kterým neuděláte chybu ** Klávesnice, myši, tiskárny, sluchátka... ** Vybíráme jak příslušenství na běžnou práci, tak na hraní her

David Polesný | 26

Blíží se HTTP/3: Web bude rychlejší a bude používat úplně jinou technologii

Blíží se HTTP/3: Web bude rychlejší a bude používat úplně jinou technologii

** Příští verze klíčového protokolu HTTP nebude postavená na TCP ** Namísto toho použije „vylepšené UDP“ ** HTTP/3 bude postavené na QUIC

Jakub Čížek | 60

Vybrali jsme 16 programovatelných hraček a stavebnic pro děti. A vlastně i pro vás

Vybrali jsme 16 programovatelných hraček a stavebnic pro děti. A vlastně i pro vás

** Získejte děti pro matematiku a základy techniky ** Kupte jim hračku nebo stavebnici, které vdechnou vlastní život ** Vybrali jsme 16 stavebnic pro nejmenší caparty i vás samotné

Jakub Čížek | 16

Google Mapy vs. Mapy.cz: Které internetové mapy jsou lepší?

Google Mapy vs. Mapy.cz: Které internetové mapy jsou lepší?

** Jsou lepší mapy od Googlu, nebo ty od Seznamu? ** Má být mapa především tradiční mapou, nebo spíše asistentem? ** Vyslechněte si argumenty a hlasujte, na jaké straně jste vy

Jakub Čížek, Vladislav Kluska | 78



Aktuální číslo časopisu Computer

Jak nastavit a ochránit nový mobil

Velký test bezdrátových klávesnicí a myší

Počítače v roce 2019

Srovnání barevných laserových multifunkcí