Laskenta piin neuroneilla

Neuro-tietokoneiden tutkijat kehittävät aivojen kaltaisen sirun

Neuromorfinen siru piistä tehdyillä neuroneilla, jolle tutkijat ovat kehittäneet verkkonsa tietojen luokitteluun. © Kirchhoffin fysiikan instituutti, Heidelbergin yliopisto
lukea ääneen

Samanaikaisesti peräkkäisen sijaan: Vaikka tietokoneiden on laskettava yksi työvaihe seuraavan jälkeen, lukuisat hermostoissa samanaikaisesti toimivat hermosolut nopeuttavat laskentaprosessia. Saksalaiset tutkijat esittävät nyt tietokonepiirin lehdessä "Proceedings of the National Academy of Sciences", joka myös hallitsee tämän tempun. Tämän tekevät mahdolliseksi piistä tehdyt keinotekoiset hermosolut.

Verkon yhdistäminen määrää tietojen käsittelyn

Vaikka tietokoneohjelmilla on tehokkaampaa prosessoida dataa rinnakkain, useimmat ohjelmat laskevat sen edelleen sarjassa, yksi kappale kerrallaan. Ohjelmat ovat erilaisia ​​ns. "Neuromorfisessa laskennassa": Tässä pii-neuronit tekevät aritmeettisen työn erityisillä tietokonepiireillä. Samoin kuin aivojen harmaat solut, ne ovat yhteydessä toisiinsa. Kun tätä sidosta syötetään datalla, kaikki pii-neuronit toimivat samanaikaisesti ongelman ratkaisemiseksi. Tarkka assosiaatiotyyppi määrittelee kuinka verkko käsittelee tietoja. Kun tällainen neuromorfinen verkko on kytketty oikein, se toimii yksinään.

Berliinin vapaan yliopiston, Bernstein Center Berliinin ja Heidelbergin yliopiston tutkijat ovat nyt kehittäneet yhdessä rinnakkaiselle tietojenkäsittelylle perustuvan tekniikan. Tutkijat ovat suunnitelleet verkon - neuromorfisen "ohjelman" - sirulle, jossa on piin neuroneja, jotka pystyvät ratkaisemaan laskennallisen perusvoiman: se pystyy lajittelemaan tiedot eri luokkiin erilaisten ominaisuuksien perusteella. Esimerkiksi, se tunnistaa käsin kirjoitetut numerot tai erottaa tietyt kasvilajeja kukan ominaisuuksien perusteella.

Hyönteisten inspiroima verkko

"Suunnitellessamme verkkoarkkitehtuuria inspiroimme hyönteisten hajua käsittelevää hermostoa", selittää ensimmäinen kirjailija Michael Schmuker Bernsteinin Zentrumista. Hyönteiset ovat asiantuntijoita, jotka käsittelevät monimutkaisia ​​aistivaikutuksia samanaikaisesti. Schmuker ja hänen kollegansa ovat osoittaneet ensimmäistä kertaa verkkonsa kanssa, että jopa neuromorfinen siru voi ratkaista niin monimutkaisen tehtävän. Työhönsä käytetty pihermosolujen siru on peräisin Heidelbergin yliopiston Kirchhoffin fysiikan instituutista.

Sovellukset sellaisiin neuromorfisiin verkkoihin olisivat riittäviä. Erilaisissa teknisissä laitteissa olevien tietokoneohjelmien on ennen kaikkea pystyttävä luokittelemaan tietoja esimerkiksi älypuhelimissa. Neuromorfista verkon sirua voitaisiin käyttää myös ihmisen aivojen rakennetun supertietokoneen mallissa ratkaisemaan hyvin monimutkaisia ​​tehtäviä. näyttö

Berliinin tutkijat voivat nyt prototyyppinsä avulla tutkia myös, kuinka heidän on rakennettava neuromorfisia verkkoja näiden aivojen kaltaisten tietokoneiden erityispiirteiden huomioimiseksi. Suuri haaste on, että mikään kaksi hermosolua ei ole sama - ei piissä eikä luonnollisessa roolimallissa, aivoissa. (PNAS, 2014; doi: 10.1073 / pnas.1303053111)

(Kansallisen Bernstein-verkoston laskennallinen neurotiede, 28.01.2014 - AKR)