Японці створили аналоговий процесор, що працює на принципах функціонування головного мозку
Створення комп'ютерів, функціонують подібно людському мозку, є предметом досліджень багатьох груп вчених і дослідників вже протягом десятиліть. І ще кілька десятиліть може пройти до появи першого реального нейрокомп'ютера, комп'ютера, на якому стане можливим створення цієї системи штучного інтелекту, тим не менш, це не зупиняє вчених, які постійно шукають і відчувають все нові і нові варіанти реалізації штучних нейронів. Успіхів на цьому терені вдалося домогтися групі дослідників з Інституту індустріальних наук при університеті Токіо. Створений ними чіп включає в себе складні електронні ланцюги, які є аналоговими штучними нейронами, з допомогою яких їм вдалося реалізувати модель управління серцебиттям найпростішого організму. Такий процес вимагає наявності досить простий нервової структури, але він є лише першим кроком на шляху створення потужних нейрокомп'ютерів, здатних самонавчатися і аналізувати інформацію, що надходить на основі вже набутого ними досвіду.
Слід нагадати нашим читачам, що мозок дорослої людини складається приблизно з 100 мільярдів нейронів, нервових клітин, здатних запам'ятовувати і обробляти збережену в них інформацію. Пізнавальні функції головного мозку реалізуються за рахунок утворюються синапсів, нервових тканин, що з'єднують нейрони, через які ці нейрони можуть обмінюватися збереженої інформацією і результатами її обробки. І, незважаючи на всі досягнення сучасної нейробіології, зараз вчені ще не до кінця розуміють усі процеси, пов'язані з мисленням і пам'яттю, які відбуваються в хитросплетіннях нейронів і синапсів головного мозку.
Створюючи свій чіп, група японських вчених пішла досить нетрадиційним для цієї області шляхом. Якщо зусилля більшості інших груп зосереджені на створенні цифрових аналогів нейронів, реалізованих у вигляді цифрових логічних ланцюгів чи математичних моделей, то японці зробили дуже складні аналогові електронні ланцюги, які виробляють безперервні змінні сигнали, подібно реальним нейронах і синапсах. "У разі успішної реалізації задуму ми зможемо швидко прийти до розуміння принципів роботи мозку і "схопити за хвіст" процеси, що призводять до прояву емоцій, думок і навіть деяких видів захворювань, таких як депресія", - розповідає професор Такаші Коно (Takashi Kohno), який очолює дослідницьку групу.
Результатом зусиль, зроблених дослідниками, вони отримали електронний чіп, площею 2 квадратних сантиметри, всередині якого міститься кристал, площею 5 квадратних міліметрів. На кристалі чіпа створені складні аналогові ланцюги містять підсилювачі, транзистори, конденсатори, резистори та інші електронні компоненти. На відміну від цифрових чіпів, які обробляють інформацію в вигляді послідовності нулів та одиниць, ці аналогові схеми обробляють надходять на входи безперервні змінні сигнали. Сигнал на виході аналогової схеми має залежність від значення вхідного сигналу, відображену певним, найчастіше вкрай складним математичним рівнянням. Такі аналогові схеми обробляють вхідні сигнали спосіб, який максимально наближений до процесів, що відбуваються в нейронах.
Два штучних нейрона, реалізовані на кристалі нового чіпа, пов'язані один з одним мережею зворотних зв'язків, що дозволило вченим отримати досить складний алгоритм роботи такої нейронної мережі, який є найпростішим генератором ритму, основним механізмом нервової системи, керуючим серцебиттям примітивних організмів різних видів. Але вчені не збираються зупинятися на досягнутих результатах, в найближчому майбутньому вони планують створення нового чіпа, кристал якого буде містити більшу кількість аналогових штучних нейронів, пов'язаних в більш складні нейронні мережі. Їх метою є створення мережі з 100 нейронів на кристалі площею 1 квадратний сантиметр, а в більш далекій перспективі, через 5-10 років, кількість аналогових нейронів на кристалі чіпа має вже скласти більше 100 тисяч одиниць.