Компьютер сделали из мягких материалов — его можно встраивать в том числе и в одежду.
3097 просмотров
Сотрудники Северо-Западного университета Чикаго и Гонконгского университета создали компьютер нового типа со способностью к ассоциативному обучению. Его основа — уникальные электрохимические транзисторы с искусственными синапсами. Они могут хранить и обрабатывать данные одновременно, подобно нейронам мозга.
Традиционные компьютеры производят триллионы операций в секунду, но до сих пор не могут распознавать образы и управлять движениями так же эффективно, как мозг человека. По словам Джонатана Ривнея, учёного из Северо-Западного университета, такую мощь, гибкость и надёжность мозгу дают синапсы — химические соединения между нейронами.
Почему традиционные компьютеры не могут сравниться с мозгом
В обычных компьютерных процессорах транзисторы жёстко соединены между собой и взаимодействуют всегда с одинаковой силой. Из-за этого процессоры не могут подстраиваться под программу на физическом уровне, что ограничивает их гибкость и эффективность.
Также нынешние компьютеры хранят и обрабатывают данные в разных узлах — в памяти и процессоре. Постоянные обращения к памяти снижают производительность, а перемещение данных туда и обратно повышает энергопотребление компьютеров.
Поэтому традиционные компьютеры плохо справляются со сложными задачами вроде распознавания образов и координации движений, при типичном энергопотреблении в 400-500 ватт. Тогда как человеческий мозг со всеми своими уникальными функциями потребляет не больше 20 ватт энергии.
Аппаратная имитация нейронов для компьютера нового типа
Учёные под руководством Джонатана Ривнея создали уникальные электрохимические транзисторы с искусственными синапсами. Такие транзисторы взаимодействуют между собой не через жёсткие контакты, а через обмен ионами — совсем как настоящие нейроны.
Опыты с новыми транзисторами показали, что они способны менять силу взаимодействия, регулируя мощность потока ионов. При повторении одной и той же операции такие транзисторы сильнее связываются между собой и таким образом «запоминают» операцию. Это даёт ассоциативность на аппаратном уровне и объединяет хранение и обработку данных в один процесс.
В качестве проверки учёные смогли воссоздать на таких транзисторах классический опыт из биологии — выработку условного рефлекса, как у собаки Павлова. Сначала компьютер научили выдавать сигнал, когда на датчик давления нажимали пальцем. Затем одновременно с нажатием стали подавать свет на фоторезистор. После пяти циклов обучения компьютер начал реагировать сигналом на один только свет, не дожидаясь нажатия пальцем.
Отдельное преимущество новых транзисторов в том, что они сделаны из мягких полимеров, а не из жёстких неорганических материалов вроде кремния или металлов. Джонатан Ривней полагает, что компьютеры на таких транзисторах можно будет без ограничений встраивать в гибкие материалы вроде одежды и даже в живые ткани.
Искусственные синапсы, в свою очередь, позволяют создать максимально естественные контакты с нервными клетками. Это значит, что компьютеры на новых транзисторах могут стать прорывом в области мозговых имплантов и компьютерных нейроинтерфейсов.