Нейроморфные системы: новая основа для Искусственного интеллекта

нс

В журнале Russian Microelectronics вышел обзор по теме нейроморфных систем. Ученые из МФТИ и Физико-технологического института имени К. А. Валиева РАН провели анализ современных технологий в сфере микроэлектроники.

Современные компьютеры работают на основе архитектуры Джона фон Неймана. В таких архитектурах у компьютеров есть процессор, который запускает программы, и память, которая хранит нужную информацию для этих программ. Однако это не единственный возможный способ организации вычислительных систем. Существуют нейроморфные архитектуры, которые имитируют работу биологических нейронов в мозге. В таких системах информация хранится и обрабатывается распределенно, выполнение программ и хранение данных для их работы происходит в узлах сети. Для того чтобы реализовать нейроморфные архитектуры, необходимо создать системы микроэлектроники и алгоритмы их обучения. 

В мозге человека и животных нервные клетки передают друг другу информацию с помощью электрического заряда и химических молекул. Клетки связаны между собой синапсом — это такое специальное место между двумя нейронами, через которое происходит передача сигнала. Чтобы промоделировать такой биологический процесс и сделать из этого компьютер, в качестве синапсов используют мемристоры — компоненты электрической цепи, которые могут изменять свое сопротивление в зависимости от поданного электрического тока и частоты его подачи. Вместо нейронов в нейроморфных архитектурах используют чипы. Мемристоры передают сигнал между чипами и адаптируют свое сопротивление для передачи информации, тем самым улучшая собственную проводимость. Например, если нейроморфная сеть распознает картинки, то при частой активации одних и тех же картинок пары чипов постоянно активируются, мемристоры запоминают возникшую связь, уменьшают свое сопротивление, и распознавание объекта становится быстрее и точнее. 

 

.

Нейроморфные архитектуры за счет распределенности вычислений и памяти требуют гораздо меньше ресурсов, чем обычные компьютерные системы. Но и они не лишены определенных недостатков. Авторы описывают основные проблемы, с которыми сейчас работают разработчики нейроморфных систем, — это электромагнитные помехи и задержки передачи информации от близких элементов сети. Из-за этих ограничений нейроморфные архитектуры тяжело изменять в размере. Еще одной проблемой для них становится необходимость встраивания периферийных элементов, например регистров ввода и вывода информации. Такие элементы забирают на себя почти 60% всей энергии, которую потребляет нейроморфная система. 

В области нейроморфных вычислений развитие сейчас только начинается — большинство языков программирования и технологий пока что адаптированы только для компьютеров фон Неймана. Однако у нейроморфных систем есть перспективы для ускорения многих вычислительных процессов, в том числе в сфере построения систем искусственного интеллекта, если удастся решить главную проблему помех и энергии.

Последние материалы

Новости о санкциях влияют на финансовые рынки не меньше, чем сами санкции

Исследование В.В. Рычкова, кандидата экономических наук, доцента кафедры финансов, кредита и биржевого дела ПГНИУ, подтвердило тот факт, что информационная волна о вводимых или введённых санкционных ограничений в отношении России является частью давления на нашу страну и оказывает не меньшее негативное влияние на финансовые рынки России, чем сам факт введения санкций.

15:05, 19 мая 2024, воскресенье
Может ли дружба между Россией и Китаем изменить мир?

Встреча президента России с Си Цзиньпином в Пекине центре внимания западных СМИ. Экономические связи между нашими странами находятся на подъеме, и самое главное, каждая страна получает свои выгоды от этого, что не может не беспокоить Запад.

17:04, 16 мая 2024, четверг
"Росконгресс": представители более 110 стран уже подтвердили участие в ПМЭФ-2024

Участие в Петербургском международном экономическом форуме (ПМЭФ), который пройдет в Санкт-Петербурге с 5 по 8 июня, в настоящий момент подтвердили более 110 стран и территорий, сообщил Фонд "Росконгресс".

16:06, 15 мая 2024, среда
Доходы полупроводниковой промышленности снизились в прошлом году из-за распродажи запасов

Чистая прибыль компаний, работающих в секторе полупроводников в 2023 году сократилась на 8,2% до $66,7 млрд по сравнению с рыночным рекордом в $72,7 млрд, установленным в 2022 году, согласно данным  отраслевой ассоциации SEMI.

12:07, 15 мая 2024, среда
Америка продолжает эскалацию торговой войны с Китаем

Независимо от политической принадлежности действующего президента США продолжают политику экономического противостояния с Китаем. Президент Джо Байден ввел заградительные пошлины на широкий спектр китайского импорта, включая полупроводники, аккумуляторы, солнечные элементы, важнейшие минералы и электромобили.  

21:46, 14 мая 2024, вторник
США захватили рынок СПГ, разрушив торговлю газом между Россией и Европой, и планируют и дальше наращивать свою долю

В 2023 году Соединенные Штаты экспортировали больше сжиженного природного газа (СПГ), чем любая другая страна. Америка в среднем экспортировала 337 млн кубических метров СПГ в сутки. По сравнению с 2022 годом рост составил 12%.

15:29, 13 мая 2024, понедельник
Россия отстает от ведущих стран Европы по размеру участия государства в экономике

Общие государственные расходы дают представление об участии государства в экономике страны. Рассчитывать этот показатель можно по-разному и разные организации дают свои цифры доли участия государства в экономике страны.

15:37, 12 мая 2024, воскресенье
ОЭСР, МВФ и ВТО прогнозируют резкое восстановление мирового товарооборота в 2024 году

ОЭСР, МВФ и Всемирная торговая организация прогнозируют резкое восстановление мирового потока товаров в этом году после замедления в 2023 году, вызванного ростом цен, ростом процентных ставок и слабым спросом.

12:20, 11 мая 2024, суббота
Почти треть рынка электромобилей занимает Китай

Вероятно, что крупнейший китайский производитель электромобилей BYD превзойдет Tesla по продажам электромобилей в 2024 году. Учитывая, что BYD уже превзошел Tesla в четвертом квартале 2023 года (526 000 против 485 000), ни что не может помешать китайцам превзойти компанию Маска по итогам текущего года.

17:28, 10 мая 2024, пятница
Экономические потери СССР от Второй мировой войны составили почти половину от общемировых

Французский экономист А. Клод оценил общую сумму потерь всех экономик стран мира, принимавших участие во Второй мировой войне, в 260 млрд долларов в ценах 1938 года. Только  разрушения и хищения имущества. Без учета бюджетных расходов непосредственно на военные действия.

13:45, 9 мая 2024, четверг
Наверх