Mesterséges neuronokat készítettek az MIT kutatói

A mesterséges intelligencia fejlesztésén dolgozóknak nagy problémát jelent számítógépekkel leszimulálni az agyi aktivitást, azonban az MIT mérnökei szerint nem a szoftverekkel hanem inkább a hardverekkel van a probléma. A neuromorfikus számítástechnika területén dolgozó MIT mérnökök ezt úgy igyekeznek megoldani, hogy létrehoznak egy mesterséges szinapszisokat tartalmazó chip-pet.

Jelenleg még az emberi agy sokkal ‘erősebb’ a számítógépeknél, a maga 80 milliárd neuronjával és több mint 100 billiárd szinapszisával, melyek összekötik őket és irányítják a jelek útját.

Hogy jobban összehasonlítsák az agy és a számítógépek teljesítménye közötti különbséget, 2013-ban a világ legerősebb szuperszámítógépén megpróbáltak agyi aktivitást szimulálni – azonban csak igen szerény eredménnyel. A Riken K Computer-e összesen 82 944 processzort használt egy petabyte-nyi elsődleges memóriával  – ami nagyjából negyedmillió asztali számítógép teljesítményének felel meg.

A számítógépnek 40 perc alatt sikerült 1,73 milliárd neuront összekötő 10,4 billiárd szinapszis egy másodpercnyi aktivitásának leszimulálására – ez soknak hangozhat, viszont ez még mindig csak az agyi aktivitás 1 százalékának felel meg.

Azonban, ha a számítógépes chip-pek szinapszis szerű kapcsolatokat használnának, azzal lehetővé válna a szinapszisokat használó tanulás. Az agyi jelek átadása a szinapszisokon keresztül történnek, attól függően, hogy éppen milyen ionok mennek át rajtuk. Ez teszi lehetővé az agy számára, hogy mintákat ismerjen fel, tényekre emlékezzen vagy más különböző feladatokat hajtson végre.

Eddig egy ilyen rendszer elkészítése túl nehéznek bizonyult, azonban most az MIT kutatóinak sikerült megtervezniük egy mesterséges szinapszisokon alapuló szilícium és germánium alapú chip-pet, amelynél irányítható, hogy mekkora elektromos hullám folyik át rajtuk – hasonlóan mint a neuronok között folyó ionokhoz.

A szimulációs teszteknél a kutatóknak sikerült elérniük, hogy a rendszer 95%-os pontossággal képes legyen felismerni a kézírást.

Nem ez az első neuromorfikus chip, azonban a korábbi rendszereknél a két vezető réteget egy amorf médium kötötte össze – amellyel a szinapszisokon keresztülfolyó ionokat igyekeztek leutánozni. A megközelítés viszont problémába ütközött, mivel a használt médium nem adott egy meghatározható útvonalat a jeleknek, így azok végtelen számú pályán voltak képesek utazni – ezzel következetlenné és kiszámíthatatlanná téve a chip teljesítményét.

“Amikor feszültséget alkalmazunk, hogy azok adatokat képviseljenek a mesterséges neuronoknál, akkor képesnek kell lennünk kitörölni és ismét ugyanolyan módon újraírni őket,” mondta Jeehwan Kim, a kutatás vezetője. “Viszont egy amorf szilárd anyagnál, amikor újraírjuk, az ionok más irányban mennek a rengeteg hiba miatt. Ez a folyam folyamatosan változik és nehezen irányítható. Ez a legnagyobb probléma – a mesterséges szinapszisok egyenetlensége.”

Ezt figyelembe véve a kutatók olyan szilícium germánium rácsot hoztak létre, ami egy-dimenziós csatornákat alkot – melyeken keresztül az ionok folyhatnak. Emiatt mindig ugyanazokat az útvonalakat használják az ionok. A rácsokból ezután egy neuromorfikus chip-pet hoztak létre, melynél a mesterséges szinapszisok között mindössze 4%-os variációt mértek – és egy szinapszisnak a vizsgálata megmutatta, hogy a rajta folyó feszültségben csupán 1%-os eltérés volt maximálisan.

A csapat a kész chippet egy valódi tesztnek is alávetette, ahol a képfelismerő szoftverek kiképzésénél használt kézírási adatbázis képi mintáit használták fel. Az eredmények szerint a szimulált neurális háló az esetek 95%-ában képes volt a minták közötti kapcsolatok helyes megállapítására – ami megközelíti a 97%-os eredményt elérő, eddigi legjobb képfelismerő algoritmust.

A kutatás következő lépése a csapat szerint az lenne, hogy egy tényleges chipet is kifejlesszenek, ami már neurális hálózatot használó hordozható eszközöknél is fel tudnak majd használni.

“Végcélul egy olyan köröm nyagyságú chip-pet akarunk elkészíteni, ami képes leváltani a szuperszámítógépeket,” mondta Kim. “Ez a kutatás egy fontos lépcsőfok a valódi mesterséges intelligencia hardverek elkészítésében.”

Forrás: nature.com

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

2 hozzászólás

  1. A szilikon az egy másik iparág… Inkább szilícium…

    válasz küldése

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.

Ez a weboldal az Akismet szolgáltatását használja a spam kiszűrésére. Tudjunk meg többet arról, hogyan dolgozzák fel a hozzászólásunk adatait..