Нейронные сети из нанопроводов: новый способ имитации работы мозга

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Рассуждения | Оффтопик

Мозг — это удивительный орган, который может обрабатывать и хранить огромное количество информации. Он состоит из миллиардов нейронов, которые соединяются друг с другом с помощью синапсов. Синапсы — это точки контакта между нейронами, которые меняют свою проводимость в зависимости от электрических сигналов, которые поступают к ним. Это позволяет мозгу учиться и запоминать разные виды информации, такие как зрительные, слуховые, текстовые и другие.

Автор: Bing image creator

Нейронные сети — это компьютерные модели, которые пытаются имитировать работу мозга. Они состоят из математических узлов, которые соединяются друг с другом с помощью весов. Веса — это числа, которые определяют силу связи между узлами. Они изменяются в процессе обучения нейронной сети, когда она получает различные данные на входе и выходе. Это позволяет нейронной сети обучаться и запоминать разные виды информации.

Нейронные сети имеют много применений в разных областях, таких как искусственный интеллект, компьютерное зрение, речевое распознавание и других. Однако, нейронные сети имеют свои недостатки: они требуют много энергии и памяти для своей работы, а также не могут работать в режиме реального времени, то есть обрабатывать данные по мере их поступления.

Но что если бы мы могли создать нейронную сеть не из математических узлов, а из физических объектов, которые бы повторяли свойства нейронов и синапсов? Такая нейронная сеть была бы более эффективной и энергосберегающей, а также способной работать в режиме реального времени.

Фото через электронный микроскоп нейронной сети из нанопроволоки. Соединения, в которых нанопровода перекрываются, действуют аналогично тому, как работают синапсы нашего мозга, реагируя на электрический ток.
Автор: The University of Sydney Источник: phys.org

Именно такую нейронную сеть создали ученые из Университета Сиднея и Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе. Они использовали нанопровода — это очень тонкие проводники, толщина которых равна миллиардной части метра. Нанопровода случайным образом складывались в сложные структуры, похожие на игру «Палочки», формируя нейронную сеть. В точках пересечения нанопроводов происходило изменение электрического сопротивления под воздействием электрических импульсов. Это явление называется «переключением памяти на основе сопротивления» (resistive memory switching), и оно аналогично тому, что происходит с синапсами в мозгу.

Увеличенное изображение
Автор: The University of Sydney Источник: phys.org

Ученые показали, что нейронная сеть из нанопроводов может обучаться и запоминать различные последовательности электрических импульсов, которые соответствуют изображениям, вдохновленным тем, как человеческий мозг обрабатывает информацию. Например, нейронная сеть из нанопроводов могла запомнить номер телефона или распознать рукописную цифру.

Взаимодействие электродов с нейросетью нанопроволоки
Автор: The University of Sydney Источник: phys.org

«Мы ранее демонстрировали, что нейронные сети из нанопроводов могут запоминать простые задачи. В этой работе мы показали, что они могут работать с динамическими данными, которые получаются онлайн», — сказала профессор Зденка Кунчич, руководитель исследования.

«Это важный прогресс, потому что онлайн-обучение является сложной задачей при работе с большими объемами данных, которые могут постоянно меняться. Обычный подход заключается в том, чтобы хранить данные в памяти, а потом обучать модель машинного обучения с использованием этой сохраненной информации. Но это потребовало бы слишком много энергии для широкого применения», — добавила она.

«Наш новый подход позволяет нейронной сети из нанопроводов обучаться и запоминать «на лету», образец за образцом, извлекая данные онлайн, тем самым избегая большого расхода памяти и энергии», — заключила профессор Кунчич.

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Обзор Kromix Colibri: беспроводной микрофон-монетка для смартфонов

Беспроводные микрофоны с креплением на магнитах наконец-то доступны не только в премиум-сегменте. Kromix Colibri — яркое тому доказательство. Вдобавок при цене около 6 500 руб здесь...

Уничтожаем конский щавель в огороде: проверенные способы

Дачники знают: сорняки — это настоящее испытание для терпения и умения. Они быстро заполоняют пространство, активно размножаются и беспощадно возвращаются каждый сезон. Среди этой...

Обзор IEM наушников Star City 5 Pro от компании Rose Technics

Вот уже пять лет я ежедневно слушаю музыку через беспроводные наушники, которые обычно в самый не подходящий момент могут быть разряженными. В один из вечеров, когда наушники благополучно...

В сердце Млечного Пути: астрономы исследуют пульсары-пауки и другие загадки Terzan 5

Глубоко в сердце Млечного Пути, скрытый от невооружённого глаза межзвёздной пылью, таится Terzan 5 — объект пристального внимания астрономов. Это не просто рядовое скопление звёзд, а...

Как хранить продукты в жару

С наступлением жаркой погоды важно уделить особое внимание хранению продуктов питания. Высокие температуры способствуют быстрому размножению бактерий, что может привести к порче продуктов и пищевым...

Умные мурлыки: 5 пород кошек с высоким IQ, которые легко обучаются

В мире кошек существуют особые породы, которые не только привлекают своей миловидной внешностью, но и впечатляют своим высоким уровнем интеллекта. Эти умные питомцы не только быстро учатся, но и...