Искусственные нейроны помогут создать первый компьютерный мозг

Нейроморфные вычисления, проводимые цепочкой кремниевых нейронов, позволяют параллельно обрабатывать большие массивы данных. Новое поколение компьютерных чипов позволит создать суперкомпьютеры, функционирующие по принципу человеческого мозга.

Представьте себе помощника пекаря, который вытаскивает из печи свежий хлеб и передает его хозяину, а тот, в свою очередь − покупателю. Пока клиентов мало, такая цепочка вполне разумна, а вот в часы пик гораздо удобнее, чтобы оба булочника обслуживали поток покупателей одновременно.

Так же и в компьютерах: параллельная и одновременная работа нескольких программ значительно убыстряет эффективность и быстродействие вычислительных процессов. Однако на практике большинство приложений все еще работают последовательно, друг за другом.

Исследователям из Свободного университета и Центра нейронаук им. Бернштейна в Берлине вместе с коллегами из Гейдельбергского университета удалось развить новую технологию, основанную на параллельной обработке данных.

При так называемых «нейроморфных вычислениях», данные обрабатывают кремниевые «нейроны», связанные друг с другом подобно нервным клеткам в человеческом мозгу. При поступлении новой задачи все кремниевые нейроны начинают работать параллельно для ее решения. Если связи правильно установлены, нейроморфная сеть работает совершенно самостоятельно.

Исследователям удалось написать нейроморфную программу для цепочки нейронов, решающую одной из фундаментальных компьютерных задач: распознавание и классификация данных по специфическим параметрам. Нейроморфная система оказалась способна распознать числа, написанные от руки, и различить различные виды растений по форме их цветков.

«Нас вдохновила система распознавания запахов насекомыми, − рассказывает Михаэль Шмукер, ведущий автор исследования. − Эта структура оптимизировалась в течение многих миллионов лет самой природой, при этом она основана на параллельной обработке комплексной биохимической информации».

Группе исследователей удалось доказать, что чип с кремниевыми нейронами, разработанный в Институте физики им. Кирхгофа при Гейдельбергском университете, способен обрабатывать и решать задачи по тому же принципу.

Компьютерные программы по классификации данных находят применение во многих областях, в частности, в смартфонах. Нейроморфный чип может быть также использован при построении суперкомпьютеров по принципу функционирования человеческого мозга.