Исследование, которым руководили ученые из Национального института материаловедения Японии, — один из первых шагов на пути к приданию компьютерам физического и функционального сходства с мозгом, пишет Phys.org. Такие машины смогут решать задачи, недоступные современным компьютерам, и расходовать при этом меньше энергии.
«Эта система находится между порядком и хаосом, на границе хаоса, — сказал Джеймс Гимзевски из Калифорнийского университета, член исследовательской группы. — То, как устройство постоянно развивается и меняется, имитирует человеческий мозг. Оно реализует различные типы поведения, которые не повторяются».
Устройство, созданное и изученные учеными, состоит из серебряных нанопроводов со средним диаметром 360 нм. Они покрыты изолирующим полимером толщиной 1 нм. Само устройство — около 10 кв. мм в размере. Нанопроволока, выросшая на кремниевой подложке, формирует плотно переплетенную структуру, напоминающую неокортекс — ту часть мозга, которая отвечает за высшую нервную деятельность: язык, восприятие, сознание.
От обычной электронной схемы эту наноцепь отличает то, что электроны, движущиеся по ней, меняют физическую конфигурацию цепи. К примеру, ток заставлял мигрировать атомы серебра внутри полимерной оболочки и образовывать связи там, где два провода накладываются друг на друга. Всего в системе было 10 млн таких соединений, аналогичных синапсам, с помощью которых соединяются и коммуницируют клетки мозга.
Подключив два электрода к этой системе, ученые увидели, что она проявляет характеристики, которые невозможно приписать отдельным частям системы. Это еще одна черта, которая делает ее похожей на мозг и непохожей на современные компьютеры.
После того как ток проходит сквозь сеть нанопроводов, связи между ними действуют еще до одной минуты, что напоминает процесс обучения и запоминания в мозге. В других случаях связи обрываются сразу же после прекращения подачи тока, как в процессе забывания. А если подать меньше энергии, то устройство демонстрирует поведение, свойственное спящему мозгу, если изучить его в аппарате фМРТ.
Метод, разработанный командой ученых, пригодится для производства новых типов аппаратного обеспечения, одновременно энергоэффективного и способного обрабатывать сложные наборы данных, бросающие вызов пределу возможностей современных компьютеров.
Летом Intel представила нейроморфную систему Pohoiki Beach из 64 процессоров Loihi, имитирующих работу человеческого мозга. Она способна обрабатывать алгоритмы ИИ в 1 000 раз быстрее и 10 000 раз эффективнее традиционных ЦПУ, а энергии потребляет в 100 раз меньше, чем графические чипы.