Cat Brain Inspireert Computers Van De Toekomst

{h1}

Elektronische apparaten die lijken op hoe hersencellen in een kat werken kunnen computers in staat stellen om op een dag informatie te leren en te herkennen, meer zoals mensen dat doen.

Elektronische apparaten die lijken op hoe hersencellen in een kat werken kunnen computers in staat stellen om op een dag informatie te leren en te herkennen, meer zoals mensen dat doen.

Dergelijke hersenachtige apparaten kunnen mogelijk complexere beslissingen nemen en tegelijkertijd meer taken uitvoeren dan conventionele computers kunnen, voegden onderzoekers toe.

"We bouwen een computer op dezelfde manier waarop de natuur een brein bouwt," zei onderzoeker Wei Lu, een computeringenieur aan de Universiteit van Michigan.

Microchips vertrouwen meestal op transistors, die in wezen schakelaars zijn die kunnen in- of uitschakelen om gegevens weer te geven als de binaire cijfers of bits 0 en 1.

De apparaten die onderzoekers aan de universiteit van Michigan ontwikkelen, maken in plaats daarvan gebruik van 'memristors'. Deze circuitelementen dragen, in tegenstelling tot andere, herinneringen aan hun verleden: wanneer u de spanning naar het apparaat uitschakelt, onthouden memristors hoeveel van tevoren en hoe lang werd toegepast.

De aard van memristors doet ze lijken op synapsen, die hersencellen of neuronen met elkaar verbinden. Synapsen dienen als herconfigureerbare schakelaars die paden kunnen vormen die duizenden neuronen met elkaar verbinden, en net als memristors herinneren ze zich deze paden op basis van de sterkte en timing van elektrische signalen die ze van de neuronen ontvangen.

Een van 's werelds meest geavanceerde supercomputers - Dawn, in het Lawrence Livermore National Laboratory - kan 1 miljard neuronen en 10 biljoen synapsen simuleren, die de schaal van het kattenbrein overschrijden. Toch is het een enorme machine met meer dan 140.000 centrale verwerkingseenheden die een miljoen watt aan elektriciteit nodig heeft en nog steeds 100 tot 1000 keer langzamer presteert dan het brein van een kat.

In een conventionele computer bevinden de elementen voor logica en geheugen zich in verschillende delen van de schakeling en elk element is alleen verbonden met een handvol buren in de schakeling. Als gevolg hiervan werken conventionele computers lineair, regel voor regel, waardoor ze uitstekend zijn in het uitvoeren van relatief eenvoudige taken met beperkte variabelen.

Multitasking

Een brein, aan de andere kant, kan veel bewerkingen gelijktijdig of parallel uitvoeren. Dit stelt ons in staat om in een oogwenk een gezicht te herkennen, maar zelfs een supercomputer zou veel langer duren en zou veel meer energie verbruiken bij het proberen.

Nu heeft Lu memristoren gebruikt om conventionele circuits aan elkaar te koppelen om de hersenen na te bootsen.

"Het idee is om een ​​heel ander paradigma te gebruiken in vergelijking met conventionele computers," legde hij uit.

Het systeem Lu en zijn collega's bedachten, dat twee elektronische circuits verbindt met een memristor - het nabootsen van twee neuronen en een synaps - is in staat tot een geheugen en een leerproces met de esoterische naam van "spike timing dependent plasticity." Dit verwijst naar het vermogen van verbindingen tussen neuronen om sterker te worden wanneer ze worden gestimuleerd ten opzichte van elkaar en wordt verondersteld de basis te zijn voor geheugen en leren in hersenen van zoogdieren.

Concreet toonden de onderzoekers aan dat ze de duur en volgorde van de op hun systeem toegepaste spanning konden variëren om het niveau van de elektrische geleiding geleidelijk te verhogen of te verlagen.

"In onze hersenen leiden vergelijkbare veranderingen in synaps conductance in essentie tot een langetermijngeheugen," zei Lu.

De wetenschappers streven naar een elektrisch brein dat net zo slim is als een kat - bijvoorbeeld een die de kortste weg van de voordeur naar de bank kan vinden in een huis vol meubilair keer op keer, zelfs als men de bank telkens verplaatst.

"Ik kan me voorstellen dat het ministerie van Defensie misschien geïnteresseerd is in het plaatsen van zulke intelligente computers op wapens of onbemande voertuigen zoals drones, zodat ze direct beslissingen kunnen nemen zonder beelden terug te moeten sturen naar controllers en te wachten op commando's," zei Lu.

De volgende stap is om een ​​groter systeem met honderden kunstmatige neuronen en memristorsynapsen te bouwen, zei Lu. Het ultieme doel zou zijn de verfijning van een supercomputer te bereiken in een machine ter grootte van een fles frisdrank van twee liter.

"Het is nu mogelijk om een ​​hersenachtige computer te bouwen met behulp van elektronische componenten - namelijk transistors en memristors," vertelde Lu TechNewsDaily.

Niet alleen supercomputers zullen hiervan profiteren

Naast het ontwikkelen van computers die zich meer als hersenen gedragen, konden memristors ook conventionele computers helpen om gelijke tred te houden met de wet van Moore, die stelt dat rekenkracht gemiddeld om de twee jaar moet verdubbelen.

In onderzoek dat op 8 april verscheen in het tijdschrift Nature lieten onderzoekers van Hewlett-Packard Laboratories zien dat memristors berekeningen konden uitvoeren, wat betekent dat logische functies kunnen plaatsvinden in chips waarin gegevens worden opgeslagen, in plaats van te worden gescheiden op een gespecialiseerde centrale verwerkingseenheid, zoals de huidige praktijk is.

Met andere woorden, toekomstige toenames in rekenkracht zouden niet het gevolg kunnen zijn van een stijging van de onbewerkte processorsnelheid, maar van de toename van de computerefficiëntie in plaats daarvan, zei Lu.

Lu en zijn collega's zullen hun bevindingen in het aprilnummer van het tijdschrift toelichten Nano Letters.

  • 10 diepgaande innovaties vooruit
  • Nieuwe transistors bootsen de synapsen van menselijke hersenen na
  • Beyond the Mouse: 5 manieren om met toekomstige computers te communiceren

Video Supplement: The future we're building -- and boring | Elon Musk.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com