/Non-Von / нейрокомпьютер /
---------- Компьютер с нервами: Как близко мы подошли к созданию
нового класса вычислительных устройств -- нейрокомпьютеров?
14-FEB-12 -s- ЛЕКТОР: Александр Самардак, доцент, к.ф.-м.н
http://www.gazeta.ru/science/2012/02/14_a_4000373.shtmlО том, что из себя представляет искусственный нейрон и как близко мы подошли к созданию нейрокомпьютера, имитирующего деятельность мозга, в лекции для «Газеты.Ru» рассказывает к. ф. н. Александр Самардак, разработчик нового класса материалов и базовых элементов для
спинтроники.
====> Освободив человечество от выполнения целого ряда рутинных задач, компьютеры стали неотъемлемой частью нашей жизни. Они позволяют принимать решения, используя численные вычисления. Компьютеры формируют всемирную информационную паутину и предоставляют широкие возможности по безопасной передаче данных, используя криптографические алгоритмы.
Но, в отличие от людей, компьютеры неспособны принимать решения, основываясь на неполных или неоднозначных данных.
Они не могут учиться на своем опыте – для решения любой проблемы требуется вмешательство программиста. Люди же способны распознать мелодию на фоне шума, и для них не составляет труда идентифицировать своего поседевшего знакомого через много лет после встречи.
Другой пример. Способность распознавать шаблоны позволяет опытному шахматисту с «полувзгляда» предсказывать исход игры без вычисления каждого отдельного хода. Шахматист принимает решение о следующем ходе, сравнивая позицию фигур на доске со схожей позицией, изученной ранее в процессе приобретения опыта. Компьютеры же вычисляют, как текущее положение фигур повлияет на число удачных ходов в будущем, и в соответствии с этим делают выбор последовательности ходов для оптимизации исхода партии.
У самого совершенного нейрокомпьютера – человеческого мозга – конкурентов нет, но сопоставить его с традиционной последовательной архитектурой для проведения вычислений можно (таблица 1).
Так, если провести сравнение обычного компьютера, который мы используем каждый день для работы и развлечений, и нейрокомпьютера, то окажется, что медленный нейрокомпьютер (аналогом является мозг человека) обрабатывает образную информацию всё ещё намного быстрее традиционных ЭВМ, да и емкость памяти у него на несколько порядков выше. Если речь заходит о зрении, слухе, распознавании образов и обучении, компьютеры не идут ни в какое сравнение с мозгом человека. А уж про эксплуатационные характеристики и говорить нечего! Современный суперкомпьютер (например, Deep Blue фирмы IBM, который обыгрывал Гарри Каспарова исключительно с помощью грубой силы: машина оценивала около 200 млн возможных ходов в секунду) в несколько тысяч раз тяжелее, занимает в 10 тыс. раз больше места и потребляет в миллион раз больше энергии, чем нейрочип размером с рублевую монету.
Созданием нейрокомпьютеров, способных имитировать работу головного мозга, человечество занято с момента реализации первой транзисторной вычислительной машины.
Было сделано немало попыток по разработке устройств, успешно моделирующих некоторые функциональные особенности биологических нейронов. Наиболее удовлетворительные результаты были получены в процессе моделирования нервной системы с помощью мощных вычислительных кластеров. Так, широко известен амбициозный проект Blue Brain Project, стартовавший в 2005 году. Исследователи, участвующие в проекте, работают над имитацией мозговой активности животных, в частности крысы, на молекулярном и клеточном уровнях, привлекая мощный суперкомпьютер. Однако, как признаются сами исследователи, для имитации мозга человека потребуются намного более производительные ЭВМ.
В случае успешной реализации искусственные нейрокомпьютеры найдут применение во всех сферах жизни, включая медицину, безопасность и мониторинг жизнедеятельности человека. Такой компьютер без труда распознает террориста или преступника, эффективно анализируя в реальном времени потоки визуальной информации. Микрочип с нейроосцилляторами сможет управлять сердечными ритмами у больного аритмией, модуль ассоциативной памяти будет использован как нейроимплантат для восстановления мнемонической функции мозга.
Нейропроцессор благодаря своей универсальности сможет применяться как базовый элемент для плат нейроускорителей, для создания нейрокомпьютерных параллельных вычислительных систем большой производительности, а также для аппаратной поддержки операций над матрицами большой размерности и в задачах цифровой обработки сигналов.
--- Как создать нейрокомпьютер?
--- Как близко мы подошли к созданию искусственной нейронной сети?
--- Реализация параллельного нейрокомпьютера
осложняется из-за того, что трудно воплотить в «железе»
все особенности реальной нейронной сети...
читать дальше:
http://www.gazeta.ru/science/2012/02/14_a_4000373.shtmlЛитература: 1) Samardak A. S., Nogaret A., Balanov A. G., Janson N. B., Farrer I., Ritchie D. A., Spiking computation and stochastic amplification in a neuron-like semiconductor microstructure, Journal of Applied Physics (2011).... ... ..