Технологија

3 рачунара који опонашају људски мозак

Који Филм Да Видите?
 

Извор: Тхинкстоцк

Годинама су истраживачи марљиво радили на концепту који звучи као нешто из амбициозног филма научне фантастике: рачунари који опонашају функције и структуру људског мозга. Иако су рачунари које свакодневно користимо далеко напредовали у својој брзини, меморији и могућностима, рачунари који функционишу више попут људског мозга могли би да изврше нови низ задатака попут руковања роботима, сензорима или дроновима и руковања сложеним аналитичким задацима које рачунари тренутно не могу предузети.

Читајте даље да бисте сазнали више о неким рачунарима који су покушали да опонашају функције људског мозга и како је наше растуће разумевање људског мозга инспирисало нове типове машина које би на крају могле да доведу до способнијих и ефикаснијих рачунара.

ДеепМинд прави Неурал Турингову машину која имитира радну меморију мозга

Гоогле-ов ДеепМинд је изградио неуронску мрежу која може приступити спољној меморији, попут Тјурингове машине. Како извештава МИТ’с Тецхнологи Ревиев, рачунар има за циљ опонашање неких својстава мозга краткотрајна радна меморија . Рачунар је нова врста неуронске мреже, прилагођена раду са спољном меморијом. Учи док складишти успомене и касније их може дохватити да би довршио логичке задатке - задатке изван оних за које је обучено.

Когнитивни психолог по имену Георге Миллер открио је педесетих година прошлог века да оно што дефинише краткорочно памћење људског мозга није количина информација које садржи. Уместо тога, према Милеровој теорији, радна меморија може да садржи приближно седам „делова“ информација.

„Комади“ којима се Милерово истраживање бавило кретали су се од једноцифреног броја или слова до мале групе речи. Они могу представљати било шта, од врло мале количине информација до сложене идеје, еквивалентне много већој количини информација, ефективно дајући мозгу пречицу да памти велике количине информација.

Тецхнологи Ревиев извештава да се у когнитивној науци способност разумевања компоненти реченице и њиховог складиштења у радној меморији назива „променљиво везивање“. Ова способност омогућава мозгу да прима информације и распоређује их на место у радној меморији. Мозак то ради више пута.

Деведесетих и 2000-их, рачунарски научници су почели да покушавају да дизајнирају алгоритме, склопове и неуронске мреже који би могли да опонашају радну меморију људског мозга. Рачунар са таквом способношћу налик мозгу могао би да рашчлани једноставну реченицу, поделивши је на глумца, радњу и примаоца радње. Нова неуронска мрежа ДеепМинд-а преузима овај задатак, али такође мења основну природу неуронске мреже.

Традиционално, неуронска мрежа је изграђена од образаца повезаних „неурона“ који могу да промене снагу својих веза на основу спољног уноса. Али недостаје им спољна меморија - основа процеса рачунања - која се може читати и уписивати током рачунарског процеса. Тако су Алек Гравес, Грег Ваине и Иво Данихелка из ДеепМинд-а додали спољну меморију у неуронску мрежу, коју су потом назвали Неурал Туринг Мацхине.

Док Неурал Туринг Мацхине учи из спољних улаза попут конвенционалне неуронске мреже, такође учи да складишти и преузима информације. Може да научи једноставне алгоритме на примерима података, а затим их користи за уопштавање далеко изван свог подручја обуке. Та способност представља значајан корак ка томе да рачунари више наликују људском мозгу него икад раније.

Један од следећих корака могао би да буде решавање још једне способности мозга: прекодирање више делова информација о којима је Миллер говорио у један комад, у процесу који омогућава мозгу да схвати сложене аргументе. Миллер је сматрао да је ова способност прекодирања кључна за вештачку интелигенцију и веровао је да док је рачунар не може репродуковати, никада се неће подударати са перформансама људског мозга.

Истраживачи са Станфорда развијају коло Неурогрид, инспирисано људским мозгом

У априлу је новинска служба Универзитета Станфорд известила да су биоинжењери развио ново коло по узору на људски мозак. Квабена Боахен и његов тим истраживача развили су Неурогрид, плочицу која се састоји од 16 чипова „Неуроцоре“ који могу симулирати милион неурона и милијарде синаптичких веза. Уређај Неурогрид, величине иПад-а, може да симулира више „редова величине више неурона и синапси“ него што су то у могућности други рачунари који опонашају мозак, све снагом потребном за покретање таблета.

Боахен планира смањити трошкове изградње Неурогрид-а, а затим створити софтвер који би инжењерима или информатичарима без знања неуронауке омогућио решавање проблема попут управљања хуманоидним роботом са Неурогрид-ом.

У свом садашњем облику, истраживачи треба да знају како функционише људски мозак да би програмирао прототип од 40.000 долара. Као што се у саопштењу вести напомиње: „Карактеристике његове брзине и мале снаге чине Неурогрид идеалним за више од самог моделирања људског мозга. Боахен сарађује са другим научницима са Станфорда на развоју протетских удова за парализоване људе којима би управљао чип сличан Неуроцоре-у. “

је Аарон Родгерс ожењен са децом

Да би систем учинио довољно приступачним да се може широко користити у истраживањима, Боахен би променио производни процес за 16 Неуроцорес - који подржавају 65.536 неурона - који се ослањао на 15-годишње технике израде. Преусмеравајући се на савременије производне процесе и производећи чипове у великим количинама, он предвиђа да би Неуроцоре могао коштати сто пута и теоретски изградити плочу од милион неурона за само 400 долара по копији.

ИБМ-ов пројекат СиНАПСЕ даје неуросинаптични ТруеНортх чип

У ИБМ-овом пројекту СиНАПСЕ - скраћеници од Системс оф Неуроморпхиц Адаптиве Пластиц Сцалабле Елецтроницс - истраживачи су преузели задатак редизајнирања рачунарских чипова како би реплицирали способност неурона да направе синаптичке везе. Као што је ЦНЕТ тада известио, ИБМ је у августу представио оно што је назвао првим светским рачунарским чипом неуросинаптика, процесором који опонаша људски мозак способности и ефикасност напајања .

Чип ТруеНортх, отприлике величине поштанске марке, садржи 5,4 милијарде транзистора, милион програмабилних неурона и 256 милиона програмабилних синапси. Иако су те бројке ниже од 100 милијарди неурона и од 100 билијуна до 150 трилиона у људском мозгу, чип уклапа суперрачунарске способности у много мањи, ефикаснији микропроцесор.

Главни истражитељ и виши менаџер ИБМ-а Дхармендра Модха рекао је ЦНЕТ-у да ТруеНортх има довољно неурона и синапси за покретање уређаја који могу проактивно издавати упозорења за цунами, довршити надзор изливања нафте или применити правила о бродским тракама, а све док ради на приближно истој количини енергије која се користи слушним апаратом.

ЦНЕТ извештава да је ТруеНортх, уместо да решава проблеме грубим математичким прорачунима, дизајниран да разуме своје окружење, обрађује нејасноће и предузима мере у реалном времену. Потенцијалне апликације могу укључивати напајање робота за проналажење и спашавање, помагање људима са оштећеним видом да се безбедно крећу или разликовање гласова на састанку и стварање тачних транскрипата за сваког говорника.

Иако је ТруеНортх чип још увек у фази прототипа, могло би проћи само две до три године од прве комерцијалне употребе. Могуће је да би ТруеНортх чип или иновација попут њега могла да помогне да се превазиђу ограничења вон Неуманнове архитектуре, која је чинила језгро готово сваког рачунара створеног од 1948. године.

За разлику од Тјурингове машине, машина заснована на вон Неуманновој архитектури има меморију са случајним приступом (РАМ), што омогућава свакој операцији читање или писање било које меморијске локације. Такође има централну процесну јединицу (ЦПУ), са једним или више регистара који садрже податке којима се управља. Будући да су процесор и меморија одвојени и подаци се непрестано померају, кашњења су неизбежна. Без обзира колико брзо процесор може да ради, перформансе машине су ограничене брзином преноса између процесора и меморије.

Као што је Тхе Нев Иорк Тимес објавио када је ИБМ представио ТруеНортх, идеја да би неуронске мреже могле бити корисно средство за обраду информација постоји од четрдесетих година прошлог века, пре изума модерних рачунара, али тек недавно - захваљујући повећању капацитета меморије и обради брзина - да ли су неуронске мреже постале моћни рачунарски алати . Гоогле, Мицрософт и Аппле су сви користили препознавање узорака које покрећу неуронске мреже за побољшање услуга попут препознавања гласа и класификације фотографија.

Са ТруеНортх-ом, ИБМ жели да помери рачунаре изван типичних математичких задатака „левог мозга“ да би довршио функције сензорне обраде „десног мозга“ са врло мало снаге. То би омогућило чиповима инсталираним у аутомобилима или паметним телефонима да извршавају прорачуне у реалном времену, без везе са Интернетом.

Тренутно су у току многи други пројекти инспирисани мозгом

Бројни други пројекти такође су у различитим фазама покушаја да опонашају функције људског мозга помоћу рачунара. Европске уније Пројекат људског мозга , на пример, десетогодишњи је подухват са циљевима који укључују развој неуроморфних рачунара и неуророботичких система, као и симулацију људског мозга на суперкомпјутеру. Амерички пројекат БРАИН - скраћеница од Браин Ресеарцх кроз унапређење иновативних неуротехнологија - изазива научнике да развију нове врсте алата за очитавање активности хиљада или чак милиона неурона у мозгу и писање сложених образаца активности.

ЗДНет извештава да су истраживачи са Мелбоурне'с РМИТ Университи изградили а нано структура за складиштење података који опонаша људски мозак, користећи филм оксидног материјала више од 10 000 пута тањи од људске косе. Понашање меморије зависи од њених прошлих искустава, а циљ истраживања је да помогне да се отворе врата за истраживање нових материјала како се флеш меморија приближава границама скалирања.

У оквиру пројекта БраинСцалес универзитета Хеиделберг, истраживачи развијају аналогне чипове који опонашају понашање неурона и синапси. Чип ХИЦАНН - скраћеница од Аналогна неуронска мрежа са великим уносом података - убрзао би симулације мозга, што би омогућило истраживачима да симулирају интеракције са лековима за које би иначе требало да прођу месеци.

Као ЦомпутерВорлд пријављено у мају истраживачи из Сандиа Натионал Лабораториес предузимају дугорочни пројекат за изградњу рачунара инспирисаних неуронима, који би објединили обраду и меморију у јединствену архитектуру, па би подаци обрађивали и чували исте компоненте машине. Сандиа каже да ће истраживачи моћи да створе ту архитектуру у наредних неколико година, али да ће комерцијалне апликације вероватно још увек бити далеко.

Гизмодо је известио да су истраживачи са Универзитета у Цириху и ЕТХ у Цириху изградили 11.011 електрода на комаду силицијума од 2 милиметара са 2 милиметра, стварајући микрочип који опонаша људски мозак да би створио микрочип који може да „осећа“ и комплетира комплекс сензомоторички задаци помоћу когнитивних способности мреже.

Иако ће бити монументалан задатак створити рачунар који заиста може да делује као људски мозак, научници из различитих дисциплина и порекла показали су да су спремни за тај изазов. Опсег и амбиција пројеката који су тренутно у току су широки, а глобални напори на изградњи рачунара који опонашају људски мозак вероватно ће и даље доносити фасцинантне изуме и увиде у нове архитектуре и материјале како би рачунари постали моћнији и способнији.

Још од Тецх Цхеат Схеет:

  • Шта је квантни рачунар и зашто га Гоогле гради?
  • Може ли Цхромебоок да замени рачунар?
  • 10 измишљених технологија представљених у филмовима за које желимо да су стварни