Cat Brain Inspirer Computers Of The Future

{h1}

Elektroniske enheder, der efterligner, hvordan hjerneceller i en kat arbejde kan lade computere til en dag lære og genkende oplysninger mere som mennesker gør.

Elektroniske enheder, der efterligner, hvordan hjerneceller i en kat arbejde kan lade computere til en dag lære og genkende oplysninger mere som mennesker gør.

Sådanne hjernelignende enheder kan udføre mere komplekse beslutninger og udføre flere opgaver samtidigt, end konventionelle computere er i stand til, tilføjede forskere.

"Vi bygger en computer på samme måde som naturen bygger en hjerne", siger forsker Wei Lu, computeringeniør ved University of Michigan.

Microchips afhænger typisk af transistorer, som i det væsentlige er switche, der kan tænde eller slukke for at repræsentere data som de binære cifre eller bitene 0 og 1.

De enheder, som forskere ved University of Michigan udvikler i stedet beskæftiger "memristors." Disse kredsløbselementer, i modsætning til andre, bærer minder om deres fortid: Når du slukker spænding til enheden, husker memristors hvor meget der blev anvendt på forhånd og i hvor lang tid.

Membrors meget karakter gør dem til at virke meget som synapser, som forbinder hjerneceller eller neuroner sammen. Synapses tjener som omkonfigurerbare kontakter, der kan danne stier, der forbinder tusindvis af neuroner, og som memorere husker de disse veje baseret på styrken og timingen af ​​elektriske signaler, de modtager fra neuronerne.

En af verdens mest sofistikerede supercomputere - Dawn, hos Lawrence Livermore National Laboratory - kan simulere 1 milliard neuroner og 10 billioner synapser, der overstiger skalaen af ​​en kathjerne. Alligevel er det en massiv maskine med mere end 140.000 centrale forarbejdningsenheder, der har brug for en million watt elektricitet, og det udfører stadig 100 til 1.000 gange langsommere end en kats hjerne.

I en konventionel computer er elementerne til logik og hukommelse placeret i forskellige dele af kredsløbet, og hvert element er kun forbundet med en håndfuld naboer i kredsløbet. Som et resultat arbejder konventionelle computere lineært, line for line, hvilket gør dem fremragende til at udføre relativt simple opgaver med begrænsede variabler.

multitasking

En hjerne kan på den anden side udføre mange operationer samtidigt eller parallelt. Dette gør det muligt for os at genkende et ansigt på et øjeblik, men selv en supercomputer ville tage langt længere tid og forbruge meget mere energi i at prøve.

Nu har Lu brugt memorister til at forbinde konventionelle kredsløb sammen for at efterligne hjernen.

"Ideen er at bruge et helt andet paradigme i forhold til konventionelle computere," forklarede han.

Systemet Lu og hans kolleger udtænkte, som forbinder to elektroniske kredsløb med en memoror - efterligner to neuroner og synaps - er i stand til en hukommelse og læringsproces med det esoteriske navn "spike timing dependent plasticity." Dette refererer til evnen af ​​forbindelser mellem neuroner til at blive stærkere, når de stimuleres i forhold til hinanden, og antages at være grundlaget for hukommelse og læring i pattedyrs hjerner.

Specifikt viste forskerne, at de kunne variere varigheden og sekvensen af ​​spænding, de anvendte til deres system for gradvist at øge eller formindske niveauet af dets elektriske ledningsevne.

"I vores hjerner giver lignende ændringer i synaps-ledningsevne i det væsentlige anledning til langsigtet hukommelse," sagde Lu.

Forskerne retter sig mod en elektrisk hjerne så smart som en kat - for eksempel en der kan finde ud af den korteste rute fra hoveddøren til sofaen i et hus fuld af møbler gang for gang, selvom man flyttede sofaen hver gang.

"Jeg kan forestille mig, at forsvarsministeriet kan være interesseret i at sætte sådanne intelligente computere på våben eller ubemandede køretøjer som droner, så de kan træffe beslutninger direkte uden at skulle sende billeder tilbage til controllere og vente på kommandoer," sagde Lu.

Det næste skridt er at opbygge et større system med hundredvis af kunstige neuroner og memristor synapser, sagde Lu. Det ultimative mål ville være at opnå en sofistikeret supercomputer i en maskine på størrelse med en to-liters flaske sodavand.

"Det er nu muligt at opbygge en hjernelignende computer ved hjælp af elektroniske komponenter - nemlig transistorer og memristors," fortæller Lu, TechNewsDaily.

Ikke bare supercomputere vil gavne

Bortset fra at udvikle computere, der opfører sig mere som hjerner, kunne memorister også hjælpe konventionelle computere med at holde trit med Moores lov, hvor det hedder, at datakraften skal fordobles hvert andet år i gennemsnit.

Forskere fra Hewlett-Packard Laboratories viste i en undersøgelse, der blev offentliggjort i 8. april udgaven, at memorister kunne udføre beregninger, hvilket betyder, at logiske funktioner kunne finde sted i chips, hvor data lagres, i stedet for at blive adskilt væk på en specialiseret central behandlingsenhed, som det er den nuværende praksis.

Med andre ord kan fremtidige stigninger i databehandlingskraften ikke komme fra en stigning i rå processorhastighed, men "fra stigningen i computereffektivitet i stedet for", sagde Lu.

Lu og hans kolleger vil detaljere deres resultater i april-udgaven af ​​tidsskriftet Nano Letters.

  • 10 dybe innovationer fremover
  • Nye Transistorer Mimic Human Brains Synapses
  • Beyond the Mouse: 5 måder Vi vil interface med fremtidige computere


Video Supplement: How we teach computers to understand pictures | Fei Fei Li.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com