В России создали элемент нейроморфных систем с краткосрочной и долгосрочной памятью

МОСКВА, 21 декабря. /ТАСС/. Российские ученые разработали искусственные синапсы для нейроморфных систем, которые обладают кратковременной и долговременной памятью. Решение поможет ускорить развитие технологий искусственного интеллекта (ИИ) за счет более мощных и энергоэффективных вычислительных комплексов, сообщила пресс-служба Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова.

Нейроморфные вычислительные системы должны в будущем прийти на замену классическим, скорость обработки данных и энергоэффективность которых ограничены в том числе из-за разделения оперативной памяти и центрального процессора. Такие комплексы, в частности, будут востребованы для развития искусственного интеллекта. Принципы их работы будут близки к механизмам работы человеческого мозга - уникальной интеллектуальной системы, которая по некоторым оценкам потребляет всего 20 Вт. Ученые видят причину такой экономии в импульсном режиме передачи данных и объединении функций обработки информации и хранения памяти в нейронах мозга.

"Даже частичная реализация [таких] способностей в устройствах обработки информации может стать технологическим прорывом для систем искусственного интеллекта. <…> [Авторам работы] удалось создать оптоэлектронные искусственные синапсы (в мозге они отвечают за передачу сигнала от одного нейрона к другому - прим. ТАСС) и продемонстрировать их нейроморфные свойства. <…> Они обладают как кратковременной (STM), так и долговременной памятью (LTM), что очень важно для решения многих когнитивных задач. LTM сохраняется в течение длительного времени, что делает ее ценным решением для хранения и воспроизведения информации в нейроморфных системах", - говорится в сообщении.

Сотрудники лаборатории нейроморфной фотоники МГУ под руководством профессора физического факультета Андрея Федянина в сотрудничестве с химиками и нейробиологами разработали оптоэлектронные структуры на основе оксида цинка с импульсным типом реакции на сигнал, подобным тому, который демонстрируют нейроны человеческого мозга. Они также обладают кратковременной и долговременной памятью и свойствами передачи возбуждения и подавленности, а также отсроченных ускоренных ответов.

"Возможно, самым интересным аспектом этой работы является открытие адаптации частоты спайков. Это свойство, характерное для биологических нейронов, позволяет искусственному синапсу настраивать свою реакцию в зависимости от частоты входящих сигналов. Такая адаптация обеспечивает дополнительный уровень сложности и разнообразия, необходимый для эмуляции сложного функционирования человеческого мозга. Таким образом, адаптивный искусственный синапс на основе нанокристаллической пленки оксида цинка - это значительный шаг на пути к созданию нейроморфных вычислительных систем, повторяющих эффективность и адаптивность человеческого мозга", - приводит пресс-служба вуза слова Андрея Грунина, сотрудника лаборатории нейроморфной фотоники МГУ.

Работа, в которой также приняли участие сотрудники НИИ нормальной физиологии им. П. К. Анохина, получила поддержку некоммерческого фонда развития науки и образования "Интеллект". Результаты опубликованы в журнале Opto-Electronic Science.