Искусственные нейроны имитируют сложные способности мозга для вычислений ИИ нового поколения

Исследователи создали атомарно тонкие искусственные нейроны, способные обрабатывать как световые, так и электрические сигналы для вычислений. Материал позволяет одновременное существование отдельных путей прямой и обратной связи в нейронной сети, повышая способность решать сложные проблемы. На протяжении десятилетий ученые изучают, как воссоздать универсальные вычислительные возможности биологических нейронов для разработки более быстрых и энергоэффективных систем машинного обучения. Один из многообещающих подходов включает использование мемристоров: электронных компонентов , способных сохранять значение путем изменения своей проводимости, а затем использовать это значение для обработки в памяти. Однако ключевой проблемой при воспроизведении сложных процессов биологических нейронов и мозга с использованием мемристоров была сложность интеграции нейронных сигналов как прямой, так и обратной связи. Эти механизмы лежат в основе нашей когнитивной способности обучаться сложным задачам, используя поощрения и ошибки. Группа исследователей из Оксфордского университета, IBM Research Europe и Техасского университета объявила о важном подвиге: разработке атомарно тонких искусственных нейронов, созданных путем наложения двумерных (2D) материалов. Результаты опубликованы в журнале Nature Nanotechnology . В ходе исследования исследователи расширили функциональность электронных мемристоров, сделав их чувствительными как к оптическим, так и к электрическим сигналам. Это позволило одновременное существование отдельных путей прямой и обратной связи в сети. Это продвижение позволило команде создать нейронные сети по принципу «победитель получает все»: программы вычислительного обучения с потенциалом для решения сложных задач машинного обучения, таких как неконтролируемое обучение в задачах кластеризации и комбинаторной оптимизации. 2D-материалы состоят всего из нескольких слоев атомов, и этот тонкий масштаб придает им различные экзотические свойства, которые можно точно настроить в зависимости от того, как материалы уложены слоями. В этом исследовании исследователи использовали набор из трех 2D-материалов — графена, дисульфида молибдена и дисульфида вольфрама — для создания устройства, которое показывает изменение своей проводимости в зависимости от мощности и продолжительности света/электричества, которое на него светит. В отличие от цифровых запоминающих устройств, эти устройства являются аналоговыми и работают аналогично синапсам и нейронам в нашем биологическом мозге. Аналоговая функция позволяет проводить вычисления, когда последовательность электрических или оптических сигналов, посылаемых на устройство, приводит к постепенным изменениям количества сохраненного электронного заряда. Этот процесс формирует основу для пороговых режимов нейронных вычислений, аналогично тому, как наш мозг обрабатывает комбинацию возбуждающих и тормозных сигналов. Ведущий автор доктор Гази Сарват Сайед, научный сотрудник IBM Research Europe Switzerland, сказал: «Это очень захватывающая разработка. В нашем исследовании представлена новая концепция, которая превосходит фиксированную операцию прямой связи, обычно используемую в современных искусственных нейронных сетях. потенциальные приложения в аппаратном обеспечении ИИ, эти текущие результаты проверки принципа демонстрируют важный научный прогресс в более широких областях нейроморфной инженерии и алгоритмов, позволяя нам лучше эмулировать и понимать мозг». Д-р Сайед и д-р Инцю Чжоу (студенты докторской степени и коллеги по лаборатории в Оксфорде) проводили экспериментальную работу . По словам доктора Чжоу, в настоящее время занимающего постдокторскую степень в Датском техническом университете, их реализация захватывает основные компоненты биологического нейрона с помощью оптоэлектронной физики низкоразмерных систем. Они отмечают, что мы создали атомарно резкие полупроводниковые переходы благодаря конструкции нашего стека гетероструктур. Стек специально обеспечивает гетеропереход, который действует как мембрана нейрона, в то время как графеновые электроды, которые контактируют с гетеропереходом, служат нейрональной сомой. Таким образом, состояние нейронов представлено в соме, но модифицировано изменениями в мембране, как и в настоящих нейронах. Поскольку развитие приложений искусственного интеллекта растет в геометрической прогрессии, требуемая вычислительная мощность опережает разработку нового оборудования на основе традиционных процессоров. Существует острая необходимость в исследовании новых методов, включая работу соведущего автора профессора Хариша Бхаскарана в Лаборатории перспективных наномасштабных разработок Оксфордского университета и в лаборатории IBM Research в Цюрихе. Профессор Бхскаран сказал: «Вся эта область очень интересна, поскольку инновации в области материалов, инновации в устройствах и новое понимание того, как их можно творчески применять, должны собраться воедино. Эта работа представляет собой новый набор инструментов, исследующий возможности 2D-материалов, не в транзисторах, а в новых вычислительных парадигмах». Соавтор, профессор Джейми Уорнер из Техасского университета в Остине, сказал: «Об использовании таких 2D-структур в вычислениях говорят уже много лет, но только сейчас мы, наконец, видим отдачу после более чем семи лет разработки. 2D-монослои в масштабе пластины в сложные ультратонкие оптоэлектронные устройства, это позволит начать новые подходы к обработке информации с использованием 2D-материалов, основанных на промышленно масштабируемых методах изготовления». «Наши результаты носят скорее исследовательский характер, чем фактические демонстрации на системном уровне», — говорит доктор Сайед. «Хотя мы стремимся расширить эту концепцию в будущем, мы убеждены, что наши текущие результаты проверки принципа демонстрируют важный научный интерес в более широких областях нейроморфной инженерии, что позволяет нам лучше эмулировать и понимать мозг». Профессор Бхаскаран отмечает, что захватывающие исследовательские разработки важны для будущих инноваций, но это не та технология, которую следует ожидать в своих мобильных телефонах в ближайшие два года....

Сообщает android-robot.com

Новость из рубрики: Технологии, Наука

Поделиться новостью: Поделиться новостью в Facebook Поделиться новостью в Twittere Поделиться новостью в VK Поделиться новостью в Pinterest Поделиться новостью в Reddit

Топ новости часа

08:00, 22 Окт Apple презентовала iPad нового поколения Компания Apple презентовала новые iPad Pro и обновила медиаплеер TV 4К. В продаже будет два размера iPad Pro: 11-дюймовая модель и более крупная 12,9-дюймовая. Об этом сообщает CNBC. В планшете кнопка Домой в нижней части экрана убрана и заменена ск...

03:00, 11 Окт iPad Air 4: планшет нового поколения от Apple 15 сентября команда из Купертино провела осеннюю презентацию. Одним из анонсируемых гаджетов стал планшет Apple iPad Air 2020. Девайс выполнен в дизайне, похожем на последний iPad Pro, но с меньшей диагональю экрана – 10,8 дюймов. Планшет быстрый, у...

12:00, 23 Сен Началось производство Toyota Sequoia нового поколения На заводе TMMTX в штате Техас стартовало серийное производство Toyota Sequoia третьего поколения – теперь Sequoia производят на одной линии с соплатформенным пикапом Tundra. Выпуск внедорожника перенесли на техасское предприятие со сборочной площадк...

15:43, 17 Сен Свежие подробности о Mazda 6 нового поколения попали в Сеть Новый мотор, платформа и дизайн. «Мазда 6» четвёртого поколения обещает оказаться «самым красивым автомобилем в мире». Mazda 6 2023. Рендер: Car and Driver Mazda в настоящее время занимается разработкой 4 поколения шестой модели. Накануне в распоряж...

09:00, 07 Фев Epson начал выпуск нового поколения проекторов LightScene для цифровой рекламы Новые модели LIghtScene EV-110 и EV-115 стали ярче и получили возможность подключения внешних сенсоров для создания более развитых сценариев работы В индустрии рекламы есть направление, с которым могут справиться практически только проекторы. Оно ка...

11:00, 01 Янв Российские учёные учат нейросеть выращивать искусственные органы С помощью машинного обучения был создан алгоритм, способный определять и создавать тончайшие трёхмерные ткани. Создание искусственной сетчатки – только начало, далее учёные собираются выращивать и другие органы; Фото: Pixabay Учёные из лаборатории г...

02:00, 06 Мар Настоящему ИИ понадобится биология: компьютеры, работающие на клетках человеческого мозга Пришло время создать компьютер нового типа, говорят исследователи из Университета Джона Хопкинса вместе с доктором Бреттом Каганом, главным научным сотрудником Cortical Labs в Мельбурне, который недавно руководил разработкой проекта DishBrain, в кот...

10:00, 27 Дек Между кусочком черного шоколада и здоровьем мозга существует прямая связь Есть 6 причин постоянно баловать себя порцией сладкого лакомства. Шоколад поддерживает здоровье мозга. Фон для коллажа - фото с pixabay.com Ранее шоколад рассматривался только как высококалорийный продукт, опасный для фигуры. Это так, если есть его ...

17:00, 25 Янв Стояние в пробках ухудшает работу мозга, как и нахождения рядом с большим числом автомобилей Исследователи из Канады впервые в истории продемонстрировали, как острое воздействие загрязнения дорожного движения может почти мгновенно нарушить работу мозга человека. В новом исследовании использовалась модель воздействия выхлопных газов дизельно...

02:00, 28 Сен Представлены процессоры Intel 13-го поколения Компания Intel представила процессоры семейства Raptor Lake, которые включены в тринадцатое поколение её чипов. Всего было представлено шесть моделей, причём они будут работать на материнских платах как с новым чипсетом Z790, так и с более ранним Z6...

12:00, 13 Дек Утечка от Intel: спецификации процессоров Core 13-го поколения По мере приближения намеченных Intel и AMD на конец сентября официальных анонсов новых чипов из лагерей обоих производителей просачивается все больше подробностей. Компания Intel, возможно, непреднамеренно опубликовала на собственном сайте некоторые...

15:44, 17 Сен Мощный ассистент для мультизадачной жизни — ThinkBook 16p 2-го поколения Компания Lenovo представила на украинском рынке ноутбук бизнес линейки — ThinkBook 16p G2. Устройство продумано и создано для тех, кто требует от ноутбука подлинной надежности и мощности в каждой задаче. Новинка оснащена 8-ядерным процессором AMD Ry...

18:00, 26 Май Ampere выпускает 192-ядерный серверный процессор следующего поколения Новый чип AmpereOne с числом ядер до 192 и специальной конструкцией, совместимой с ARM, предназначен для поставщиков облачных услуг и предприятий, создающих собственные частные облака. Ampere Computing, начинающий производитель микросхем, возглавляе...

08:00, 06 Янв Новый KIA Sportage 2022: Полный обзор 5 поколения кроссовера Восхитительный дизайн, футуристичный салон, новые движки, комплектации и цены — «Киа Спортейдж» 2022 рассекречен официально. С подробным обзором на корейский кроссовер в новом кузове, отличиях от предшественника и дате старта продаж можно ознакомить...

08:00, 02 Ноя Топ-10 фишек iOS 16: что нового в обновлении Для начала напомним, какие устройства поддерживают iOS 16: все смартфоны Apple, начиная с iPhone 8, включая iPhone X, XS, XR, модели 11, 12, 13 и 14 поколения. 1. Удаление и правка сообщений после отправки Теперь сообщения в одноименном приложении м...

11:00, 19 Фев AMD рассказала о видеокартах следующего поколения. В интервью были затронуты в основном вопросы, связанные с ИИ в RDNA 4 Компания AMD только начала выводить на рынок видеокарты на основе архитектуры RDNA 3, но уже готова говорить об RDNA 4. О новом поколении в интервью 4Gamer рассказал глава Radeon Technologies Group Дэвид Ван (David Wang). Само собой, пока информации...

17:00, 05 Ноя Вышел Telegram 9.1 для iPhone и Android. Что нового? Популярный мессенджер Telegram обновился до версии 9.1 на iOS и Android. В примечаниях к апдейту есть список нововведений. Для обычных аккаунтов Появились темы в группах. Теперь администраторы могут тематически разделить обсуждение в публичных чатах...

02:00, 07 Апр Ученые создают топливный элемент нового типа Как и батареи, топливные элементы производят энергию посредством электрохимического процесса. В отличие от батареек, они не разряжаются и не требуют подзарядки. Однако потенциальные преимущества топливных элементов нивелируются проблемами, которые в...

03:00, 21 Сен Индекс Dow Jones достиг нового исторического максимума Небольшим ростом основных котировок завершились в понедельник торги на Нью-йоркской фондовой бирже. Индекс Dow Jones - важнейший показатель деловой активности в США - достиг нового исторического максимума, поднявшись на 18,82 пункта (0,11%) до отмет...

13:00, 23 Ноя Обнародовано первое фото нового игрового ASUS ROG Phone 3 Сверхбыстрый смартфон удивил тройным модулем основной камеры. Фото Твиттер В китайскую соцсеть попало фото новейшего ASUS ROG Phone 3. Пользователи мигом отреагировали на новость и тут же разобрали на детали все особенности «внешности» с...

19:00, 08 Дек Во Франции состоялась премьера нового сезона Эмили в Париже В столице Франции в обновленном театре Елисейских полей прошла мировая премьера сериала Эмили в Париже. Об этом пишет Variety. Участие в мероприятии принял весь актерский состав - Лили Коллинз, Эшли Парк, Филиппин Леруа-Болье, Кейт Уолш и Камилла Ра...

22:00, 24 Фев Все особенности нового роторного мотора Mazda в одном видео Роторный двигатель Mazda вернулся спустя 10 лет. Хотя это не совсем то, чего все ждали. Теперь двигатель Ванкеля – не для спортивных машин. Инженер компании Джейсон Фенске подробно рассказал о новом роторном двигателе и о том, чем он отличается от с...

20:00, 27 Дек Подготовьтесь к празднованию Нового года с помощью умного дома LG ThinQ Новый год и Рождество – время искрящегося счастья радости, ожидания приятных сюрпризов, подарков, уюта и веселья. В такой период времени хочется переложить повседневные заботы на плечи умной техники и освободить себе возможности и силы для подготовк...

16:00, 09 Ноя Слух: производительность нового десктопного процессора Qualcomm на базе Nuvia «чрезвычайно многообещающая» Qualcomm работает над процессором нового поколения под кодовым названием «Hamoa», который будет предназначен для использования в настольных компьютерах. Сообщается, что в основу проекта легли наработки Nuvia Phoenix. Процессор Hamoa должен получить ...

06:00, 28 Май Представлен игровой ноутбук Acer Predator Triton 16 2023 года с дисплеем 240 Гц, процессором Intel Core i9 13-го поколения и видеокартой NVIDIA GeForce RTX 4070 Продукт популярного тайваньского производителя компьютеров оснащён потрясающим 16-дюймовым IPS-дисплеем с разрешением WQXGA (2560×1600 пикселей при соотношении сторон 16:10), высокой частотой обновления 240 Гц, впечатляющей яркостью и широкой цветов...

17:00, 22 Ноя Представлено обновление MagicOS 7.0 для смартфонов Honor. Что нового и на какие модели можно будет установить? Бренд Honor представил крупное обновление фирменной оболочки MagicOS для его смартфонов. Апдейт носит номер 7.0, и в его основе лежит Android 13 с различными улучшениями и надстройками. Бета-версия MagicOS 7.0 станет доступна девятнадцати моделям см...

02:00, 20 Дек Отполировал «четырку» до нового состояния: О детейлинге LADA 2114 своими руками рассказал владелец Такая «химиотерапия» подойдёт не только для освежения внешнего вида авто, но и для подготовки к продаже. LADA 2114. Фото: ВАЗ Даже потрёпанный ВАЗ-2114 можно отполировать до нового состояния. Это доказал владелец хэтчбека, поделившийся в Сети совета...

00:00, 28 Ноя Volkswagen Polo – все? Принятие нового стандарта Евро-7 может убить одну из самых доступных моделей Volkswagen Анонсируя принятие стандарта выбросов Евро-7 с середины 2025 года, в Еврокомиссии заявили, что переход на него повлечет удорожание легковых автомобилей всего на 90-150 евро. Однако руководитель Volkswagen Томас Шефер считает, что автомобили подорожа...