Nye 'Kunstige Synapses' Kunne Lade Supercomputere Efterligne Den Menneskelige Hjerne

{h1}

Brainlignende maskiner med menneskelige evner til at løse problemer kunne blive en realitet, siger forskere.

Storskala hjernelignende maskiner med menneskelige evner til at løse problemer kunne blive en realitet, nu hvor forskere har opfundet mikroskopiske gadgets, der efterligner forbindelserne mellem neuroner i den menneskelige hjerne bedre end nogen tidligere enheder.

Den nye forskning kan føre til bedre robotter, selvkørende biler, dataudvinding, medicinsk diagnose, aktiehandel analyse og "andre intelligente menneskelige interaktive systemer og maskiner i fremtiden", sagde Tae-Woo Lee, en materialevidenskabsmand, Pohang University of Science and Technology i Korea og seniorforfatter af undersøgelsen.

Den menneskelige hjerne er enorme computerkraft stammer fra sine forbindelser. Tidligere undersøgelser foreslog, at hjernen har ca. 100 milliarder neuroner og ca. 1 quadrillion (1 million milliarder) forbindelser, der forbinder disse celler sammen. Ved hver af disse forbindelser eller synapser brænder en neuron typisk omkring 10 gange pr. Sekund.

I princippet kan den menneskelige hjerne udføre omkring 10 quadrillion operationer pr. Sekund. Til sammenligning er verdens hurtigste supercomputer, Tianhe-2 i Kina, i stand til at udføre op til omkring 55 quadrillionberegninger pr. Sekund, ifølge TOP500-projektet, som er en af ​​de 500 mest magtfulde computere i verden. Tidligere undersøgelser tyder dog på, at den menneskelige hjerne kun bruger ca. 20 watt strøm, hvilket næppe er nok til at køre en svag lyspære, mens Tianhe-2 forbruger ca. 17,8 megawatt kraft, hvilket er nok til at løbe omkring 900.000 sådanne lyspærer, TOP500 noter. [7 Smarte Technologies Inspireret af Nature]

Forskere vil gerne bygge computere, der efterligner menneskers hjerne kraft og effektivitet. "Udvikling af kunstige synapser med sammenlignelige adfærd af biologiske dem vil være et kritisk skridt," sagde Lee til WordsSideKick.com.

Indtil nu har kunstige synaps forbruget meget mere energi end biologiske synapser gør. Tidligere undersøgelser foreslog, at biologiske synaps forbruger ca. 10 femtojoule hver gang en neuron brænder. Nu har Lee og hans kolleger skabt kunstige synapser, der kun kræver omkring 1,23 femtojoules pr. Synaptisk begivenhed, hvilket gør dem til de lavest energiske kunstige synapser udviklet endnu, sagde de. Til sammenligning vil et lille æble, der falder omkring 3,3 fod (1 meter) til jorden, generere ca. 1 quadrillion femtojoule kinetisk energi.

Denne forskning tyder på, at "energiforbruget og hukommelsestætheden af ​​kunstige hjerner i sidste ende vil konkurrere, og endda overstige [de af] biologiske hjerner i fremtiden," sagde Lee.

Disse nye kunstige synapser er en slags transistor eller elektronisk switch. Ved at tænde og slukke, kan de efterligne, hvordan en synaps brænder.

Forskerne fremstillede 144 synaptiske transistorer på en 4-tommer (10 centimeter) wafer. Kernen i disse enheder er ledninger, der er 200 til 300 nanometer (milliarder af en meter) bred. (Til sammenligning er det gennemsnitlige menneskehår ca. 100.000 nanometer bredt.) De små egenskaber ved enhederne bidrager til at sænke mængden af ​​energi, de forbruger, fortalte forskerne. [5 fantastiske teknologier, der er revolutionerende bioteknologi]

De nye enheder er lavet af en slags organisk materiale indpakket omkring en anden. Disse materialer hjælper de kunstige synapsler fælde eller frigiver elektriskt ladede ioner, efterligner, hvordan biologiske synapser virker, og hvordan en elektrisk kontakt kan blinkes til eller fra, forklarede forskerne.

De kunstige synapninger efterligner strukturen af ​​faktiske menneskelige nervefibre 'lang form og fleksibilitet. I princippet kunne forskerne også arrangere disse enheder i 3D-net, hvilket efterligner den menneskelige hjerne, sagde Lee. Imidlertid er der behov for fremskridt i 3D-udskrivning for at oprette sådanne 3D-net af kunstige synapser, tilføjede han.

Forskerne arbejder nu på at udvikle organiske nanotråde kun et par dusin nanometer bredt, sagde Lee. De tror også, at de kan reducere synaptisk transistor energiforbrug endnu mere ved at tinkering med udvælgelsen og strukturen af ​​de materialer, de bruger, tilføjede han.

Forskerne redegjorde for deres resultater online den 17. juni i tidsskriftet Science Advances.

Original på WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




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

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com