Ученые создали чип, очень похожий на человеческий мозг
Несмотря на то, что мы очень часто говорим об искусственном интеллекте, в устройстве человеческого и машинного мозга есть одно ключевое различие — это их строение. Построенные на нейронах и на чипах и транзисторах нейросети — это не одно и то же. Однако довольно интересное открытие сделали ученые Калифорнийского университета Джеймс Гимзевский и Адам Стиг. Они, как передает редакция издания phys.org, создали чип, который по своему устройству очень похож на человеческий мозг. А это может быть первым шагом к созданию по-настоящему мыслящих машин.
Как создать искусственный мозг
В содружестве со своими коллегами из японского Национального института материаловедения, команда создала экспериментальное устройство, которое демонстрировало характеристики, аналогичные определенным типам «поведения» мозга — обучению, запоминанию, забыванию информации, бодрствованию и даже сну.
То, как устройство постоянно развивается, очень похоже на то, как ведет себя человеческий мозг. Оно может «придумать» различные типы моделей поведения, которые не повторяются. — говорят ученые в пресс-релизе, посвященном своей работе.
Устройство, которое создали исследователи, сделано из «клубка» серебряных нанопроволок со средним диаметром всего 360 нанометров (прим.ред. нанометр — это одна миллиардная часть метра). Нанопроволоки были покрыты изолирующим полимером толщиной около 1 нанометра. В целом, само устройство получилось размером в 10 квадратных миллиметров.
Случайным образом собранные на кремниевой пластине нанопроволоки сформировали высоко организованные структуры, которые удивительно похожи на те, которые формируют неокортекс, часть мозга, участвующую в высших функциях, таких как язык, восприятие и познание. Одной из особенностей, отличающих нанопроволочную сеть от обычных электронных схем, является то, что электроны, проходящие через них, вызывают изменение физической конфигурации сети. В ходе исследования электрический ток заставил атомы серебра мигрировать из полимерного покрытия и образовывать новые соединения. Система имела около 10 миллионов таких связей, которые аналогичны синапсам, благодаря которым соединяются и общаются клетки мозга.
Исследователи прикрепили два электрода к получившемуся образцу, чтобы проверить, как работает нейросеть. После того, как ток протекал через сеть, связи между нанопроволоками сохранялись в течение одной минуты, что напоминало процесс обучения и запоминания, протекающий в головном мозге. В других случаях связь резко обрывалась после окончания заряда, имитируя «процесс забывания».
В других экспериментах исследовательская группа обнаружила, что при меньшем расходе энергии устройство демонстрирует поведение, соответствующее тому, что видят нейробиологи, когда они используют функциональное сканирование МРТ для получения изображений мозга спящего человека. При большей мощности нанопроволочная сеть вела себя так же, как и бодрствующий мозг.
Наш подход может быть полезен для создания новых типов оборудования, которые являются одновременно энергоэффективными и способным обрабатывать сложные наборы данных.
Из-за их сходства с внутренней работой мозга будущие устройства, основанные на технологии нанопроволок, могут быть крайне энергоэффективными. Человеческий мозг работает на мощности, примерно эквивалентной мощности 20-ваттной лампы накаливания. В отличие от нее, компьютерные серверы, на которых выполняются трудоемкие задачи, используют в сотни раз больше электроэнергии.