Технология позволит полностью воссоздать структуру и клеточные связи человеческого мозга, чтобы сделать компьютеры еще более автономными и самообучаемыми.
Компания Samsung и ученые Гарвардского университета (США) предложили новую технологию, которая позволит нейроморфным чипам имитировать работу мозга.
Они опубликовали совместное исследование в журнале Nature Electronics.
Как отмечают авторы, главной целью нейроморфной инженерии является обратное проектирование мозга путем воссоздания структуры нейронных сетей на кремниевых чипах. Новый подход заключается в том, чтобы "скопировать" схему синаптических связей нейронной сети млекопитающих при помощи инновационной матрицы наноэлектродов, а затем "вставить" эту карту в трехмерную сеть твердотельной памяти высокой плотности.
"Наш подход копирования и вставки потенциально может стать основой для кремниевых интегральных схем, которые лучше соответствуют вычислительным характеристикам мозга, включая низкое энергопотребление, легкое обучение, адаптацию, автономность и даже познание", — объяснили ученые в статье.
Мозг млекопитающих, к которым относятся и люди, состоит из большого количества нервных клеток, нейронов, именно их размещение отвечает за функции мозга. Таким образом, знание карты нейронной сети является ключом к обратному проектированию, однако составить ее очень сложно. Человеческий мозг содержит около 100 млрд нейронов и еще больше связей, поэтому в чипе придется воссоздать около 100 трлн "воспоминаний". Новая технология трехмерной интеграции памяти, разработанная Samsung, потенциально может не только имитировать отдельные функции мозга в 3D-чипах, но и быстро воссоздавать структуру органа до малейших мелочей.
Как подчеркивают инженеры, матрица наноэлектродов эффективно входит в большое количество мозговых клеток и записывает их электрические сигналы (синапсы) с высокой чувствительностью. Параллельные внутриклеточные записи позволяют фиксировать, где нейроны соединяются друг с другом и насколько сильной является связи между ними. Готовую копию нейронной карты впоследствии можно "вставить" в сеть энергонезависимых накопителей, например, в обычную коммерческую флэш-память, цифровые твердотельные накопителях (SSD) или в память нового типа, такую как резистивный произвольный доступ памяти (RRAM). Нужно лишь запрограммировать чип таким образом, чтобы он в точности воссоздавал силу каждой нейронной связи.
"Представляемое нами видение очень амбициозно, но работа над такой героической целью раздвинет границы машинного интеллекта, нейробиологии и полупроводниковых технологий", — сказал доктор Донхи Хэм, один из ведущих авторов исследования.
Ранее писали, что ученые разработали молекулярный компьютер, который работает подобно человеческому мозгу. Малейшее изменение напряжения позволяет ему мгновенно переключаться между задачами.
Ученые также выяснили, зачем мозг постоянно сам себя ест. Как оказалось, здоровые мозговые клетки поглощают более мелкие клетки или молекулы, чтобы устранить ненужные вещества. Таким образом около трети годовой энергии тратится на сохранение функциональности головного мозга.