Ученые из Берлина и Хайдельберга используют искусственные нервные клетки, чтобы классифицировать разные типы данных. Эти кремниевые «нейроны» могут распознавать написанные от руки числа или определить вид растения по его цветку. А что если помощник пекаря, просто берет хлеб с полки и передаетсвоему начальнику, чтобы тот отдал его покупателю? Не самый эффективный способ, не так ли? Вместо этого им обоим стоит продавать выпечку. То же касается и компьютерных программ, которые работают более эффективно, обрабатывая информацию параллельно, а не последовательно. Однако большая часть существующего ПО все еще работает таким образом.
Ученые из Свободного университета Берлина (Германия), Центра вычислительной неврологии им. Бернштейна (Германия) и Гейдельбергского университета (Германия) усовершенствовали технологию параллельной обработки данных. В так называемой нейроморфной сети нейроны, сделанные из кремния, берут на себя функции специальных компьютерных чипов. Нейроны соединены в структуру, напоминающую нервные клетки нашего мозга. Они обрабатывают данные параллельно. То, как сеть обрабатывает данные, определяется характером этих соединений. После правильной постройки, нейроморфная сеть работает практически самостоятельно.
Исследователи разработали для этого чипа сеть – нейроморфную «программу», – которая решает фундаментальную вычислительную проблему: она может классифицировать данные с разными признаками. Она способна распознавать рукописные числа или некоторые виды растений по характеристикам цветка.
«На разработку архитектуры сети нас вдохновила нервная система насекомых, отвечающая за обработку запахов. Эта система оптимизирована природой для параллельной обработки данных о сложном химическом мире», – поясняет ведущий автор исследования Майкл Шмукер (Michael Schmuker).
Вместе с главой рабочей группы Мартином Навротом (Martin Nawrot) и Томасом Пфайлем (Thomas Pfeil), Шмукер представил доказательства того, что нейроморфный чип может решать такие сложные задачи. Для своего исследования ученые использовали чип с кремниевыми нейронами, разработанный в Институте физики им. Кирхгофа, Гейдельбергский университет (Германия).
Компьютерные программы, которые могут классифицировать данные, используются в различных устройствах, таких как смартфоны. Чип с нейроморфной сетью можно использовать при создании суперкомпьютеров, которые строятся по образу человеческого мозга для решения самых сложных задач. Используя свой прототип, берлинские ученые теперь могут исследовать то, как должны строиться сети, чтобы отвечать особым требованиям таких мозгоподобных компьютеров. Основная сложность в том, что как в мозге, так и в нейроморфной сети все нейроны различаются.