Искусственные нейроны имитируют сложные способности мозга для вычислений ИИ нового поколения

12:30, Май 10, 2023 Исследователи создали атомарно тонкие искусственные нейроны, способные обрабатывать как световые, так и электрические сигналы для вычислений. Материал позволяет одновременное существование отдельных путей прямой и обратной связи в нейронной сети, повышая способность решать сложные проблемы. На протяжении десятилетий ученые изучают, как воссоздать универсальные вычислительные возможности биологических нейронов для разработки более быстрых и энергоэффективных систем машинного обучения. Один из многообещающих подходов включает использование мемристоров: электронных компонентов , способных сохранять значение путем изменения своей проводимости, а затем использовать это значение для обработки в памяти. Однако ключевой проблемой при воспроизведении сложных процессов биологических нейронов и мозга с использованием мемристоров была сложность интеграции нейронных сигналов как прямой, так и обратной связи. Эти механизмы лежат в основе нашей когнитивной способности обучаться сложным задачам, используя поощрения и ошибки. Группа исследователей из Оксфордского университета, IBM Research Europe и Техасского университета объявила о важном подвиге: разработке атомарно тонких искусственных нейронов, созданных путем наложения двумерных (2D) материалов. Результаты опубликованы в журнале Nature Nanotechnology . В ходе исследования исследователи расширили функциональность электронных мемристоров, сделав их чувствительными как к оптическим, так и к электрическим сигналам. Это позволило одновременное существование отдельных путей прямой и обратной связи в сети. Это продвижение позволило команде создать нейронные сети по принципу «победитель получает все»: программы вычислительного обучения с потенциалом для решения сложных задач машинного обучения, таких как неконтролируемое обучение в задачах кластеризации и комбинаторной оптимизации. 2D-материалы состоят всего из нескольких слоев атомов, и этот тонкий масштаб придает им различные экзотические свойства, которые можно точно настроить в зависимости от того, как материалы уложены слоями. В этом исследовании исследователи использовали набор из трех 2D-материалов — графена, дисульфида молибдена и дисульфида вольфрама — для создания устройства, которое показывает изменение своей проводимости в зависимости от мощности и продолжительности света/электричества, которое на него светит. В отличие от цифровых запоминающих устройств, эти устройства являются аналоговыми и работают аналогично синапсам и нейронам в нашем биологическом мозге. Аналоговая функция позволяет проводить вычисления, когда последовательность электрических или оптических сигналов, посылаемых на устройство, приводит к постепенным изменениям количества сохраненного электронного заряда. Этот процесс формирует основу для пороговых режимов нейронных вычислений, аналогично тому, как наш мозг обрабатывает комбинацию возбуждающих и тормозных сигналов. Ведущий автор доктор Гази Сарват Сайед, научный сотрудник IBM Research Europe Switzerland, сказал: «Это очень захватывающая разработка. В нашем исследовании представлена ​​новая концепция, которая превосходит фиксированную операцию прямой связи, обычно используемую в современных искусственных нейронных сетях. потенциальные приложения в аппаратном обеспечении ИИ, эти текущие результаты проверки принципа демонстрируют важный научный прогресс в более широких областях нейроморфной инженерии и алгоритмов, позволяя нам лучше эмулировать и понимать мозг». Д-р Сайед и д-р Инцю Чжоу (студенты докторской степени и коллеги по лаборатории в Оксфорде) проводили экспериментальную работу . По словам доктора Чжоу, в настоящее время занимающего постдокторскую степень в Датском техническом университете, их реализация захватывает основные компоненты биологического нейрона с помощью оптоэлектронной физики низкоразмерных систем. Они отмечают, что мы создали атомарно резкие полупроводниковые переходы благодаря конструкции нашего стека гетероструктур. Стек специально обеспечивает гетеропереход, который действует как мембрана нейрона, в то время как графеновые электроды, которые контактируют с гетеропереходом, служат нейрональной сомой. Таким образом, состояние нейронов представлено в соме, но модифицировано изменениями в мембране, как и в настоящих нейронах. Поскольку развитие приложений искусственного интеллекта растет в геометрической прогрессии, требуемая вычислительная мощность опережает разработку нового оборудования на основе традиционных процессоров. Существует острая необходимость в исследовании новых методов, включая работу соведущего автора профессора Хариша Бхаскарана в Лаборатории перспективных наномасштабных разработок Оксфордского университета и в лаборатории IBM Research в Цюрихе. Профессор Бхскаран сказал: «Вся эта область очень интересна, поскольку инновации в области материалов, инновации в устройствах и новое понимание того, как их можно творчески применять, должны собраться воедино. Эта работа представляет собой новый набор инструментов, исследующий возможности 2D-материалов, не в транзисторах, а в новых вычислительных парадигмах». Соавтор, профессор Джейми Уорнер из Техасского университета в Остине, сказал: «Об использовании таких 2D-структур в вычислениях говорят уже много лет, но только сейчас мы, наконец, видим отдачу после более чем семи лет разработки. 2D-монослои в масштабе пластины в сложные ультратонкие оптоэлектронные устройства, это позволит начать новые подходы к обработке информации с использованием 2D-материалов, основанных на промышленно масштабируемых методах изготовления». «Наши результаты носят скорее исследовательский характер, чем фактические демонстрации на системном уровне», — говорит доктор Сайед. «Хотя мы стремимся расширить эту концепцию в будущем, мы убеждены, что наши текущие результаты проверки принципа демонстрируют важный научный интерес в более широких областях нейроморфной инженерии, что позволяет нам лучше эмулировать и понимать мозг». Профессор Бхаскаран отмечает, что захватывающие исследовательские разработки важны для будущих инноваций, но это не та технология, которую следует ожидать в своих мобильных телефонах в ближайшие два года....

ARM представила ядра Cortex-X4, Cortex-A720 и Cortex-A520 для нового поколения мобильных процессоров ARM представила новые вычислительные ядра Cortex-X4, Cortex-A720 и Cortex-A520 для следующего поколения мобильных процессоров. Компания заявляет, что новинки обеспечат более высокую производительность и энергоэффективность по сравнению с предшественниками. Также анонсировано пятое поколени …

Интернет и Игры 05:50, Май 31, 2023 | thecommunity.ru

Лекарство от болезни Паркинсона защитило нейроны пациентов с БАС Противопаркинсонический препарат ропинирол испытан при боковом амиотрофическом склерозе в рамках исследования 1/2а фазы. Прием ропинирола в течение 24 недель повысил физическую активность пациентов в сравнении с плацебо, но не замедлил прогрессирование болезни. Исследование действия ропини …

Наука 12:00, Июнь 2, 2023 | nplus1.ru

Воспаление мозга и даже смерть: ТОП-5 опасных инфекций на курортах Отправляясь в отпуск, многие туристы расслабляются и даже не думают о высоком риске опасных заболеваний. Существует целый ряд болезней, которым заражаются именно отдыхающие. Чтобы долгожданный отдых не превратился в мучения и спринты по врачам, вам следует знать вирусных врагов в лицо. Рот …

Новости 21:00, Апрель 14, 2023 | 5-tv.ru

Будущее вычислительной техники – ученые представили компьютеры с ИИ, работающие на клетках мозга Мозг использует около 20% всего кислорода и калорий, потребляемых организмом, хотя он составляет всего 2% массы тела. С момента появления компьютеров в нашей жизни – она значительно изменилась. Сегодня мы не можем представить свою жизнь без вычислительных машин. Однако технологии продолжаю …

Наука и Технологии 11:20, Апрель 25, 2023 | hi-news.ru

Мощный ассистент для мультизадачной жизни — ThinkBook 16p 2-го поколения Компания Lenovo представила на украинском рынке ноутбук бизнес линейки — ThinkBook 16p G2. Устройство продумано и создано для тех, кто требует от ноутбука подлинной надежности и мощности в каждой задаче. Новинка оснащена 8-ядерным процессором AMD Ryzen™ 9 5900HX, с которым можно создавать …

Гаджеты 07:30, Май 12, 2023 | itbukva.com

Ampere выпускает 192-ядерный серверный процессор следующего поколения Новый чип AmpereOne с числом ядер до 192 и специальной конструкцией, совместимой с ARM, предназначен для поставщиков облачных услуг и предприятий, создающих собственные частные облака. Ampere Computing, начинающий производитель микросхем, возглавляемый бывшим президентом Intel Рене Джеймсо …

Наука и Технологии 18:50, Май 26, 2023 | android-robot.com

Ученые создают топливный элемент нового типа Как и батареи, топливные элементы производят энергию посредством электрохимического процесса. В отличие от батареек, они не разряжаются и не требуют подзарядки. Однако потенциальные преимущества топливных элементов нивелируются проблемами, которые включают стоимость, производительность и д …

Hardware 18:40, Апрель 6, 2023 | android-robot.com

Особенности нового техрегламента о безопасности мяса птицы С 01 января 2023 года введен в действие ТР ЕАЭС 051/2021. Технический регламент устанавливает правила распространения мяса птицы и пищевых изделий из него. Нормативный документ актуален для всех стран экономического союза (ЕАЭС). На какую продукцию распространяется техрегламент? В сферу ре …

Новости 13:10, Май 5, 2023 | 443000.ru

Появились фотографии нового бюджетного кроссовера Honda Индийское издание Autocar India, которое публикует шпионские снимки с дорожных испытаний новинки, прочит ей в конкуренты Hyundai Creta и отмечает, что модель была разработана специально для развивающихся рынков. Пока безымянный японский кроссовер должен дебютировать в течение ближайших мес …

Авто / Мото 10:40, Март 29, 2023 | motor.ru

В Курске открылся магазин обуви нового формата ZENDEN В Курске заработал усовершенствованный мультибрендовый магазин федеральной сети ZENDEN, где можно приобрести качественную обувь по доступным ценам. Организаторы рады сообщить, что ZENDEN - это не просто магазин, а место, где вы найдете современные модели на любой вкус и для любого случая. …

Новости 21:30, Май 19, 2023 | takt-tv.ru

Шестиколесный пикап на базе нового «Гелика» продадут на аукционе Аукционный дом Bring & Trailer выставил на продажу доработанный Mercedes-AMG G 63 образца 2019 года. Проект трансформации внедорожника в грузовичок — дело рук американского ателье Apocalypse. Специалисты постарались сделать новый «Гелендеваген» похожим на историческую спецверсию 2014 года. …

Авто / Мото 21:10, Май 7, 2023 | motor.ru

Компания Volkswagen показала на видео салон нового электрического седана ID.7 Ролик появился на официальной странице марки на YouTube.com за сутки до премьеры, намеченной на 17 апреля. В 15-секундном видео раскрыли интерьер новинки: можно заметить атмосферную подсветку, аудиосистему Harman Kardon, рулевое колесо и селектор трансмиссии, как у «младшего» ID.4, а также …

Авто / Мото 12:10, Апрель 17, 2023 | motor.ru

Компания Geely показала интерьер нового кроссовера с техникой Volvo Журналистам портала Autohome удалось познакомиться с предсерийным Lynk & Co 08: фотографам показали все детали интерьера и позволили заглянуть в багажник. Особенности «восьмёрки»: безрамочные двери, аудиосистема Harman Kardon с гигантскими динамиками повсюду, 92-дюймовый(!) проекционный эк …

Авто / Мото 01:30, Март 27, 2023 | motor.ru