У Samsung збираються "скопіювати і вставити" нейронну мережу людини в 3D-чіпи

Компанія Samsung і вчені Гарвардського університету (США) запропонували нову технологію, яка дозволить нейроморфним чіпам імітувати роботу мозку.

Вони опублікували спільне дослідження в журналі Nature Electronics.

Як зазначають автори, головною метою нейроморфної інженерії є зворотне проєктування мозку шляхом відтворення структури нейронних мереж на кремнієвих чіпах. Новий підхід полягає в тому, щоб "скопіювати" схему синаптичних зв'язків нейронної мережі ссавців за допомогою інноваційної матриці наноелектродів, а потім "вставити" цю карту в тривимірну мережу твердотільної пам'яті високої щільності.

"Наш підхід копіювання і вставки потенційно може стати основою для кремнієвих інтегральних схем, які краще відповідають обчислювальним характеристикам мозку, враховуючи низьке енергоспоживання, легке навчання, адаптацію, автономність і навіть пізнання", — пояснили вчені в статті.

Мозок ссавців, до яких належать і люди, складається з великої кількості нервових клітин, нейронів, саме їх розміщення відповідає за функції мозку. Так, знання карти нейронної мережі є ключем до зворотного проєктування, однак скласти її дуже складно. Людський мозок містить майже 100 млрд нейронів і ще більше зв'язків, тому в чіпі доведеться відтворити приблизно 100 трильйонів "спогадів". Нова технологія тривимірної інтеграції пам'яті, розроблена Samsung, потенційно може не тільки імітувати окремі функції мозку в 3D-чіпах, але й швидко відтворювати структуру органу до найменших дрібниць.

Як підкреслюють інженери, матриця наноелектродів ефективно входить у велику кількість мозкових клітин і записує їхні електричні сигнали (синапси) з високою чутливістю. Паралельні внутрішньоклітинні записи дозволяють фіксувати, де нейрони з'єднуються один з одним і наскільки сильними є зв'язки між ними. Готову копію нейронної карти згодом можна "вставити" в мережу енергонезалежних накопичувачів, наприклад, у звичайну комерційну флеш-пам'ять, цифрові твердотільні накопичувачі (SSD) або в пам'ять нового типу, таку як резистивний довільний доступ пам'яті (RRAM). Потрібно лише запрограмувати чіп так, щоб він точнісінько відтворював силу кожного нейронного зв'язку.

"Представлене нами бачення дуже амбітне, але робота над такою героїчною метою розсуне межі машинного інтелекту, нейробіології і напівпровідникових технологій", — сказав доктор Донхі Гем, один із провідних авторів дослідження.

Раніше писали, що вчені розробили молекулярний комп'ютер, який працює подібно до людського мозку. Найменша зміна напруги дозволяє йому миттєво перемикатися між завданнями.

Учені також з'ясували, навіщо мозок постійно сам себе їсть. Як з'ясувалося, здорові мозкові клітини поглинають більш дрібні клітини або молекули, щоб усунути непотрібні речовини. Так майже третина річної енергії витрачається на збереження функціональності головного мозку.