Нейронные сети из нанопроводов: новый способ имитации работы мозга

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Мозг — это удивительный орган, который может обрабатывать и хранить огромное количество информации. Он состоит из миллиардов нейронов, которые соединяются друг с другом с помощью синапсов. Синапсы — это точки контакта между нейронами, которые меняют свою проводимость в зависимости от электрических сигналов, которые поступают к ним. Это позволяет мозгу учиться и запоминать разные виды информации, такие как зрительные, слуховые, текстовые и другие.

Автор: Bing image creator

Нейронные сети — это компьютерные модели, которые пытаются имитировать работу мозга. Они состоят из математических узлов, которые соединяются друг с другом с помощью весов. Веса — это числа, которые определяют силу связи между узлами. Они изменяются в процессе обучения нейронной сети, когда она получает различные данные на входе и выходе. Это позволяет нейронной сети обучаться и запоминать разные виды информации.

Нейронные сети имеют много применений в разных областях, таких как искусственный интеллект, компьютерное зрение, речевое распознавание и других. Однако, нейронные сети имеют свои недостатки: они требуют много энергии и памяти для своей работы, а также не могут работать в режиме реального времени, то есть обрабатывать данные по мере их поступления.

Но что если бы мы могли создать нейронную сеть не из математических узлов, а из физических объектов, которые бы повторяли свойства нейронов и синапсов? Такая нейронная сеть была бы более эффективной и энергосберегающей, а также способной работать в режиме реального времени.

 Фото через электронный микроскоп нейронной сети из нанопроволоки. Соединения, в которых нанопровода перекрываются, действуют аналогично тому, как работают синапсы нашего мозга, реагируя на электрический ток.
Фото через электронный микроскоп нейронной сети из нанопроволоки. Соединения, в которых нанопровода перекрываются, действуют аналогично тому, как работают синапсы нашего мозга, реагируя на электрический ток.
Автор: The University of Sydney Источник: phys.org

Именно такую нейронную сеть создали ученые из Университета Сиднея и Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе. Они использовали нанопровода — это очень тонкие проводники, толщина которых равна миллиардной части метра. Нанопровода случайным образом складывались в сложные структуры, похожие на игру «Палочки», формируя нейронную сеть. В точках пересечения нанопроводов происходило изменение электрического сопротивления под воздействием электрических импульсов. Это явление называется «переключением памяти на основе сопротивления» (resistive memory switching), и оно аналогично тому, что происходит с синапсами в мозгу.

Увеличенное изображение
Увеличенное изображение
Автор: The University of Sydney Источник: phys.org

Ученые показали, что нейронная сеть из нанопроводов может обучаться и запоминать различные последовательности электрических импульсов, которые соответствуют изображениям, вдохновленным тем, как человеческий мозг обрабатывает информацию. Например, нейронная сеть из нанопроводов могла запомнить номер телефона или распознать рукописную цифру.

Взаимодействие электродов с нейросетью нанопроволоки
Взаимодействие электродов с нейросетью нанопроволоки
Автор: The University of Sydney Источник: phys.org

«Мы ранее демонстрировали, что нейронные сети из нанопроводов могут запоминать простые задачи. В этой работе мы показали, что они могут работать с динамическими данными, которые получаются онлайн», — сказала профессор Зденка Кунчич, руководитель исследования.

«Это важный прогресс, потому что онлайн-обучение является сложной задачей при работе с большими объемами данных, которые могут постоянно меняться. Обычный подход заключается в том, чтобы хранить данные в памяти, а потом обучать модель машинного обучения с использованием этой сохраненной информации. Но это потребовало бы слишком много энергии для широкого применения», — добавила она.

«Наш новый подход позволяет нейронной сети из нанопроводов обучаться и запоминать «на лету», образец за образцом, извлекая данные онлайн, тем самым избегая большого расхода памяти и энергии», — заключила профессор Кунчич.

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Аккумуляторы из вторсырья превзошли новые заводские батареи: как модернизация катода и графита увеличила их ресурс в два раза

Литий-ионные аккумуляторы окружают нас повсюду: они питают смартфоны, ноутбуки, электроинструменты, системы хранения энергии и электромобили. У всех этих батарей есть общая проблема — со...

7300 лет назад супервулкан засыпал Японию пеплом. Почему одни племена вымерли, а другие пережили демографический скачок

Около 7300 лет назад в Восточно-Китайском море, всего в тридцати километрах к югу от японского острова Кюсю, проснулся подводный вулкан Кикай. Это извержение получило в науке двойное имя...

Лось способен нырять за кормом на несколько метров: зачем сухопутному гиганту подводная жизнь

Лось кажется животным, которому вода нужна разве что для питья и спасения от жары. Высокие ноги, тяжёлое тело, огромная голова — всё в нём будто рассчитано на болота и лесные просеки, но...

Ракетная Tesla полетела, а также развитие ситуации с датацентрами в РФ: главное за неделю

Самые интересные новости финансов и технологий в России и мире за неделю: ЦОДы Судного дня в России, Генпрокуратура отступилась от Freedom Holding, Нобелевка по экономике...

Обзор контроллера XPpen Pilot Pro: как им манипулировать?

Я думал что он поможет мне быстрее работать в Lightroom, но чуда не случилось. Инструмент удобный, но полностью заменить клавиатуру не получится. Да этого никто и не обещал. Хотя некоторые удобства...