Нейронные сети из нанопроводов: новый способ имитации работы мозга

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

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.
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
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
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

Идеальный эспрессо просчитали математически: физики вывели точное уравнение проницаемости кофейной таблетки

Каждое утро миллионы людей запускают сложный физический эксперимент. В небольшой металлической корзине — портафильтре (или, по-простому, рожке) — спрессовывается мелко...

Обзор зарядного устройства GP B423 – как распределяется мощность между слотами

Зарядные устройства для аккумуляторов формата AA и AAA обычно не вызывают особого интереса, пока не начинаешь смотреть, как они реально работают. GP B423 относится к базовому сегменту, но при...

Бозон Хиггса отвечает только за 2% массы видимой Вселенной. Откуда берется остальная?

В современной науке большой разрыв между тем, что мы знаем о мире из экспериментов, и тем, что мы можем доказать математически. Один из самых ярких примеров этого разрыва касается вопроса о том,...

История Wi‑Fi: От алгоритмов радиоастрономии до гигабитных стандартов

Wi‑Fi, который сегодня используется во всём мире, возник благодаря научным исследованиям передачи слабых радиосигналов через шумные и искажённые среды. В конце 1970-х годов инженеры австралийского...

Обзор зарядного устройства VOLTME Revo 140: 140 ватт без компромиссов

Рынок GaN-зарядок сейчас переполнен: каждый второй бренд обещает «революционную» компактность и рекордную мощность, и разобраться, кто из них реально делает качественный продукт, всё сложнее....

Больше чем одежда. Гульфик — карман, кошелек и броня: как эта деталь стала символом эпохи Ренессанса

Зачем короли XVI века носили накладную «броню» в паху и почему в ней хранили деньги? Удивительная история самой вызывающей детали мужского костюма: от боевого доспеха до символа статуса.