Інженери з Університету Техасу в Далласі розробили робочий прототип комп’ютера, який навчається за принципом людського мозку. Цей винахід дозволить запускати алгоритми штучного інтелекту без використання гігантських обчислювальних серверів. Технологія споживає мінімум енергії, що відкриває шлях до інтеграції самонавчального ШІ в портативні гаджети — від смартфонів до розумних годинників. Про відкриття написав науковий журнал Interesting Engineering.
Революція у сфері нейроморфного заліза
Команда під керівництвом керівника лабораторії NeuroSpinCompute доктора Джозефа С. Фрідмана створила апаратну платформу, яка повністю імітує поведінку живих нейронів. Традиційні обчислювальні системи розділяють пам’ять та центральний процесор, що змушує дані постійно курсувати між ними.
Новий чіп об’єднує процеси зберігання та обробки інформації в одному місці. Завдяки цьому пристрій розпізнає закономірності та будує прогнози, витрачаючи в рази менше обчислень порівняно зі стандартними методами машинного навчання.
Як працюють магнітні синапси нового комп’ютера
В основі технології лежать магнітні тунельні переходи (MTJ). Це нанорозмірні структури, що складаються з двох шарів магнітного матеріалу, які розділяє ультратонкий ізолятор. Якщо магнітні вектори в обох шарах збігаються, електричний струм проходить крізь бар’єр без перешкод. Якщо напрямки протилежні — опір різко зростає.
Об’єднавши тисячі таких елементів у єдину нейронну мережу, науковці отримали самоналаштовувану систему. Проходження струму автоматично змінює провідність контактів. Точно так само у людському мозку зміцнюються або слабшають біологічні синапси, створюючи нові спогади та забезпечуючи навчання.
Порівняємо ключові архітектурні відмінності комп’ютерів:
| Характеристика | Класичні системи (архітектура фон Неймана) | Нейроморфна система на базі перехідників MTJ |
|---|---|---|
| Розподіл блоків | Пам’ять та обчислювальний процесор відокремлені | Блоки обробки та зберігання інформації суміщені |
| Принцип навчання | Вимагає мільйонів повторюваних математичних розрахунків | Зв’язки автоматично змінюють провідність під дією сигналів |
| Сфера застосування | Потужні дата-центри та хмарні сервери | Локальний штучний інтелект на мобільних пристроях |
Така архітектура допоможе перенести обробку складних завдань штучного інтелекту безпосередньо на споживчі девайси, не навантажуючи при цьому акумулятор.
Підсумок
Вчені з Університету Техасу в Далласі створили прототип нейроморфного комп’ютера, що імітує роботу людських нейронів та навчається за схожим принципом. Пристрій об’єднує процесор та пам’ять в єдину структуру, що дозволяє виконувати завдання ШІ з мінімальним споживанням енергії. Технологічна основа базується на магнітних тунельних переходах (MTJ), які діють як штучні синапси та змінюють провідність залежно від проходження електричних імпульсів. Винахід дозволить запускати процеси самонавчання ШІ локально на смартфонах.
