Исследователи Массачусетского технологического института изобрели процессор, работающий подобного тому, как нейроны головного мозга приспосабливаются к новой информации. Кремниевый чип из четырех сотен транзисторов умеет имитировать активность одного мозгового синапса, участка между двумя нейронами, служащего целям перебрасывания информации от одной нервной клетки к другой. Модель пригодится нейробиологам, а также в медицине, где нужны такие сложные штуки, как искусственная сетчатка.
Изобретение поможет в разработках, касающихся машинных обучения и памяти, нужных для создания искусственного интеллекта. Аналоговый чип, моделирующий нейронные процессы, вовлеченные в память и обучение.
Ученые настроены оптимистично: представьте аналоговую систему обработки визуальной информации, которая справляется быстрее, чем не только цифровые компьютеры (у них могут уйти часы и дни на моделирование простой мозговой схемы), но и сами биологические системы.
В головном мозге насчитывается где-то 100 млрд нейронов, каждый из которых формирует синапсы (связи) со множеством других. Синапс представляет собой промежуток между двумя нейронами, пресинаптическим и постсинаптическим. Первый вырабатывает нейромедиаторы, такие как глутамат и гамма-аминомасляная кислота, которые связываются с рецепторами на постсинаптический клеточной мембране, активируя ионные каналы. Открытие и закрытие этих каналов меняет электрический потенциал клетки. Если потенциал изменяется достаточно сильно, клетка испускает электрический импульс, называемый потенциалом действия.
Вся синаптическая активность зависит от ионных каналов, управляющих потоком заряженным атомов калия и кальция. Каналы также лежат в основе двух процессов — длительной потенциации и длительной депрессии, соответственно усиливающих и ослабляющих синапсы.
Исследователи разработали компьютерную микросхему так, чтобы транзисторы подражали активности различных ионных каналов. Если большинство чипов оперируют в двоичном режиме (включено-выключено), электрические токи через транзисторы в данном случае проходят в аналоговом, а не цифровом виде. Градиент электрического потенциала управляет проходящим через транзисторы током по аналогии с тем, как ионы идут через каналы в клетке.